Electronica Azi nr. 9 - Noiembrie

Page 1

Anul XXI | Nr. 9 [ 259 ] Noiembrie 2021

www.electronica-azi.ro



EDITORIAL | de Gabriel Neagu

Zilele trecute am primit de la un prieten din Anglia, care conduce o agenție de publicitate, o informație de la Apple, care, în 20 Septembrie, a lansat protecția confidențialității e-mailurilor, o nouă funcție ce limitează capacitatea celor care comercializează e-mailuri pentru a urmări momentul în care utilizatorii deschid e-mailurile. Anunțul spune cam așa: “în aplicația Mail, ‘Mail Privacy Protection’ împiedică expeditorii să folosească pixeli invizibili pentru a colecta informații despre utilizator...”. Aproape orice sistem de marketing prin e-mail utilizează pixeli de urmărire pentru a detecta deschiderile. Este vorba de imagini formate dintr-un singur pixel care nu schimbă cu nimic aspectul sau structura e-mailului, dar care pot fi folosite pentru a urmări momentul în care cineva le deschide, deoarece acestea conțin un URL unic pentru fiecare destinatar. Noua protecție a confidențialității e-mailurilor nu încarcă pixelul atunci când cineva citește un e-mail. Ceea ce se întâmplă este că serverele Apple vor descărca toate imaginile pentru e-mailuri. Dacă apoi vizualizați acel e-mail în ‘Apple Mail’, imaginile provin de pe serverul Apple și nu de pe serverul utilizat pentru a urmări deschiderea e-mailurilor. Acest lucru înseamnă că toate e-mailurile trimise către utilizatorii ‘Apple Mail’ cu sistemul de protecție a confidențialității activat vor apărea ca fiind deschise, deoarece serverul va descărca automat pixelul de urmărire. Chiar dacă e-mailul este deschis de către destinatar, nu se va cunoaște când a făcut-o și nici unde l-a deschis, deoarece toate informațiile care vor apărea sunt legate de momentul în care serverul Apple a deschis emailul (și locul unde se află acel server). Așadar, acest lucru nu numai că distruge metadatele care se obțineau de la pixelii de urmărire a e-mailurilor, dar va crește artificial rata de deschidere, deoarece fiecare e-mail trimis către un cont ‘Apple Mail’ cu funcția activată va apărea ca fiind deschis. Unele companii ar putea decide să treacă la monitorizarea ratelor de clicuri, dar există o problemă și cu acestea: roboții de detectare a malware-ului dau clic pe e-mailuri pentru a verifica dacă linkurile nu direcționează către ceva care ar putea reprezenta un risc de securitate. Este clar că protecția confidențialității nu va face decât să crească și ar trebui, poate, să încercăm măsurători de bun simț, prin care se urmărim valoarea unui serviciu, produs (sau publicație în cazul nostru), câtă lume este interesată și, cel mai important, cât timp se alocă acestor informații. Ce rost ar mai avea să știm dacă cineva a deschis un email, dacă nu-l citește... Cu alte cuvinte, vă invit la lectură. Aveți o ediție plină de articole tehnice extrem de interesante!

gneagu@electronica‑azi.ro www.electronica-azi.ro

3


Electronica Azi nr. 9/2021 | SUMAR ® Management Director General - Ionela Ganea Director Editorial - Gabriel Neagu Director Economic - Ioana Paraschiv Publicitate - Irina Ganea Web design - Petre Cristiscu Editori Seniori Prof. Dr. Ing. Paul Svasta Prof. Dr. Ing. Norocel Codreanu Conf. Dr. Ing. Marian Vlădescu Conf. Dr. Ing. Bogdan Grămescu Ing. Emil Floroiu Contact: office@electronica-azi.ro https://www.electronica-azi.ro Tel.: +40 (0) 744 488818 Revista “Electronica Azi” apare de 10 ori pe an (exceptând lunile Ianuarie şi August. Revista este disponibilă atât în format tipărit, cât şi în format digital (Flash / PDF). Preţul unui abonament la revista “Electronica Azi” în format tipărit este de 200 Lei/an. Revista “Electronica Azi” în format digital este disponibilă gratuit la adresa: https://www.electronica-azi.ro. În acest format pot fi vizualizate toate paginile revistei şi descărcate în format PDF. Revistele editurii în format flash pot fi accesate din pagina de internet a revistei “Electronica Azi” sau din pagina web Issuu: https://issuu.com/esp2000/

Revistele sunt, de asemenea, disponibile pentru Android sau iOS, descărcând aplicaţia oferită de Issuu. 2021© - Toate drepturile rezervate.

® “Electronica Azi” este marcă înregistrată la OSIM - România, înscrisă la poziţia: 124259

ISSN: 1582-3490

EURO STANDARD PRESS 2000 srl CUI: RO3998003 J03/1371/1993 Contact: Tel.: +40 (0) 31 8059955 // office@esp2000.ro https://www.esp2000.ro

Articolul prezintă pe scurt modul prin care asimilarea liniilor de tensiune de 5V, 9V, 15V, 20V, 28V, 36V și 48V oferă versatilitate în furnizarea de putere, necesitând mai puține cabluri, iar apoi, descrie controlerul PD autonom MAX77958 de la Analog Devices, care elimină nevoia de firmware personalizat prin includerea detecției porturilor și a memoriei nevolatile. Pagina 16

|

Articol semnat de Sagar Khare, Business Manager - Battery Powered Solutions.

Tipar executat la Tipografia Everest

https://www.electronica-azi.ro 4

https://issuu.com/esp2000

https://www.facebook.com/ELECTRONICA.AZI Electronica • Azi nr. 9 (259)/2021


3 | Editorial

30 | Care sunt avantajele 5G pentru aplicațiile industriale?

6 | Respectarea standardelor internaționale din perspectiva

32 | În ce măsură tehnologia A2B și microfoanele digitale

costurilor, cu ajutorul modulelor AC/DC montate pe placă 10 | Creștere masivă a performanțelor pentru aplicații ‘edge’

permit performanțe superioare în aplicații auto emergente 36 | Economisirea consumului de putere cu microcontrolerele AVR128DB 38 | Rutronik aduce o adiere de aer proaspăt 40 | PEL103 de la Chauvin Arnoux 41 | Câștigați o placă de dezvoltare dsPIC33CH Curiosity (DM330028-2) produsă de Microchip 42 | Senzori RADAR

46 10 14 | Mango vs. Pineapple - Două abordări diferite ale modulelor pentru aplicațiile Wifi 6 15 | Hioki vorbește despre proiectarea bateriilor în episodul 3 al podcastului “Experții în inovație” de la Farnell 16 | Simplificați proiectul vostru USB-C PD folosind un controler PD autonom 20 | AIoT - Implementarea pe microcontrolere

46 | Activarea fabricilor viitorului

23 | Un nou studiu realizat de Farnell evidențiază cererea de

48 | Îmbunătățirea eficienței energetice în mediul industrial 52 | Detecția spațiului de sudură cu senzori de muchie

SBC-uri ieftine pentru aplicații industriale și IoT

52 | Traductor presiune Prignitz SPT-Ti cu celulă de măsură

23 | Farnell semnează un nou acord de distribuție cu IGS 24 | Linux în timp real?

din titan 54 | DRT 25C: Detecție optică perpendiculară pe conveior 56 | FUJIFILM PRESCALE: Folie pentru măsurarea presiunii 57 | Encodere cubice de la POSITAL: Reintroducerea unei construcții favorite în industrie 58 | NDS: Şabloane SMT cu decupare laser 59 | Felix Electronic Services: Servicii complete de asamblare 60 | Echipamente EMS 61 | Echipamente Laser

26 26 | Materialele semiconductoare cu bandă interzisă largă împing puterea la noi niveluri 28 | Care este adevărata promisiune a 5G?

https://www.instagram.com/electronica_azi www.electronica-azi.ro

62 | Soluţii de identificare, etichete, tag-uri 63 | High Quality Die Cut 64 | Produse ESD 65 | Echipamente Termoformare 66 | Soluții pentru tehnologia SMT

https://international.electronica-azi.ro

www.twitter.com/ElectronicaAzi 5


SURSE DE ALIMENTARE

Respectarea standardelor internaționale din perspectiva costurilor, cu ajutorul modulelor AC/DC montate pe placă Acest articol explorează succint unele aspecte privind aplicațiile cu surse de alimentare AC/DC. Apoi se prezintă trei exemple de opțiuni de conversie a puterii AC/DC montate pe placă din seria RACxx-K de la RECOM Power, identificând principalele caracteristici și avantaje ale acestor produse și modul lor de utilizare.

Autor: Rolf Horn, Inginer de aplicații la Digi-Key Electronics Sursele de alimentare AC/DC montate pe placă, de la 3 la 20 de wați, sunt utilizate într-o varietate tot mai mare de aplicații, inclusiv pentru Internetul Lucrurilor (IoT) și Industrial IoT (IIoT), Industrie 4.0, automatizări industriale, echipamente audio-vizuale, echipamente de tehnologie a informației (ITE − Information Technology Equipment), case/clădiri inteligente și bunuri de larg consum. Deși poate fi tentant să încerci să proiectezi surse de alimentare AC/DC de putere redusă, procesul este mai complex și mai lung decât pare la prima vedere. Proiectele trebuie să îndeplinească cerințe dificile de performanță, inclusiv intervale largi de tensiune de intrare, vârfuri de putere și densități mari de putere. De asemenea, acestea trebuie să fie certificate în conformitate cu numeroase standarde internaționale privind siguranța, eficiența, consumul de putere în standby și compatibilitatea electromagnetică (EMC). În schimb, proiectanții pot utiliza surse de alimentare AC/DC compacte, montate pe placă, care sunt certificate pentru toate standardele internaționale de performanță relevante, accelerând timpul de lansare pe piață. Aceste surse de alimentare eficiente au intervale largi de tensiune de intrare și pot accepta intrări de curent alternativ sau continuu pentru flexibilitate și compatibilitate la nivel mondial.

6

Combinații de convertoare AC/DC Sursele de alimentare AC/DC pot fi conectate în serie sau în paralel pentru a asigura niveluri de putere mai ridicate sau operare redundantă hot-swap (figura 1). Sursele de alimentare conectate în paralel (configurația din partea de jos a figurii 1) pot fi utilizate pentru a asigura curenți mai mari sau o fiabilitate mai mare prin redundanță. Curenții mai mari sunt posibili atunci când ambele surse de alimentare sunt operate la sau aproape de curenții de ieșire nominali maximi. Tensiunea de ieșire nu se modifică, dar curentul disponibil este mărit, crescând puterea de ieșire. Configurațiile de alimentare redundante utilizează mai multe surse de putere pentru a crește fiabilitatea sistemului, nu pentru a crește nivelul de putere disponibil. Configurațiile redundante pot adopta mai multe forme. Într-o topologie, sistemul este configurat să preia putere numai de la sursa de alimentare “primară” în timpul operării normale și să treacă automat la sursa de alimentare “de rezervă” (backup) în cazul în care sursa primară cedează. Redundanța N+1 este o altă topologie comună utilizată pentru a crește fiabilitatea sursei de alimentare. Un sistem N+1 este format din două sau mai multe surse de alimentare. În figura 1, configurația de jos poate fi utilizată ca o arhitectură redundantă cu “N” = 1.

În acest caz, fiecare dintre sursele de alimentare funcționează la 50% din capacitate în timpul funcționării normale și fiecare dintre ele poate furniza întreaga putere de încărcare în cazul în care cealaltă sursă de alimentare se defectează. În loc de a conecta în paralel sursele de alimentare pentru a crește puterea disponibilă, aceasta poate fi crescută și prin conectarea în serie a surselor de alimentare (configurația de sus în figura 1). În acest exemplu, ambele surse de alimentare au aceeași tensiune de ieșire, VO, iar configurația în serie furnizează 2 VO. Deoarece curentul livrat sarcinii nu se modifică, dublarea tensiunii dublează puterea efectivă.

Figura 1 Două convertoare AC/DC pot fi conectate în serie pentru o tensiune mai mare (sus) sau în paralel pentru un curent mai mare și/sau operare redundantă (jos).

© RECOM Power

Ambele configurații din figura 1 includ diode ORing pentru a izola ieșirile surselor de alimentare. În cazul în care una dintre sursele de alimentare cedează, diodele ORing protejează sistemul de o defecțiune majoră. Electronica • Azi nr. 9 (259)/2021


LABORATOR | Module de alimentare de la RECOM Power

Tensiunea de ieșire -VOUT poate fi conectată la FG, raportând ieșirea +VOUT la masă. Proiectanții ar trebui să prevadă interconexiuni scurte și groase pentru a garanta conexiuni solide care să reducă și mai mult interferențele electromagnetice (EMI). (vezi figura 3).

Considerații privind intrarea surselor de alimentare AC/DC Deși există mai multe modalități de a conecta împreună ieșirile a două sau mai multe surse de alimentare AC/DC pentru o funcționalitate suplimentară, pentru a crește gama de tensiuni de intrare nu este posibilă conectarea intrărilor a două convertoare AC/DC. Din acest motiv, sursele de alimentare AC/DC cu intrare largă (denumită și intrare universală) sunt din ce în ce mai populare. Protecția prin siguranțe este, de asemenea, un aspect important pentru intrările surselor de alimentare AC/DC (figura 2).

3 wați pentru IoT, IIoT și aplicații casnice Pentru proiectanții de aplicații IoT, IIoT și de uz casnic care necesită o putere de 3 wați, RECOM oferă sursa de alimentare AC/DC RAC03E-K/277, care asigură o singură ieșire de 12 volți DC, perfect stabilizată (sunt disponibile și alte modele cu ieșiri de la 3,3 la 24 de volți DC). Aceste surse de alimentare certificate la nivel internațional dispun de o gamă largă îmbunătățită de tensiuni de intrare, de la 85 la 305 volți AC sau de la 120 la 430 volți DC și sunt conforme cu cerințele ErP privind consumul de putere în standby. Figura 2 Tipic, se folosește o singură siguranță pe intrare (imaginea de sus), dar dacă intrarea nu este polarizată, siguranțele pot fi plasate pe ambele linii de intrare (imaginea de jos).

© RECOM Power

Figura 3 Tensiunea de ieșire -VOUT poate fi conectată la pământ pentru a referi tensiunea de ieșire +VOUT la masă. © RECOM Power

În general, se recomandă utilizarea siguranțelor cu temporizare (denumite și siguranțe lente). Siguranțele pot fi conectate la ambele linii de intrare dacă intrarea de curent alternativ nu este polarizată. Recomandările tipice privind dimensiunea siguranțelor fuzibile pentru sursele de alimentare monofazate de curent alternativ/continuu sunt de 1,5 amperi (A) pentru ieșiri sub 40 de wați, 2A pentru ieșiri de peste 40 de wați, dar mai puțin de 60 de wați și 3A pentru ieșiri de 60 de wați sau mai mult. Dacă sursa de alimentare AC/DC are un pin de împământare (FG − ground pin), acesta trebuie să fie legat la pământ. www.electronica-azi.ro

Seria RAC03E-K/277 dispune de o gamă largă de temperaturi de operare, livrând întreaga putere de ieșire în intervalul de la -30 la +75°C (cu excepția celor cu ieșire de 3,3 volți, care livrează întreaga putere până la +70°C) în regim de răcire prin convecție naturală (figura 4). Aceste surse de alimentare au o amprentă de 1, 45 inch pe 0,95 inch și un profil redus de 15,4 milimetri (mm). Izolarea lor de 4 kV AC de la intrare la ieșire le face potrivite pentru aplicații la nivel mondial și îndeplinesc următoarele standarde: • Certificare UL/IEC/EN62368-1 • Certificare CAN/CSA C22.2 nr. 62368-1 • EN60335-1 (în curs de omologare)

• EN62233 (în curs de omologare) • IEC/EN61558-1/2-16 (în curs de omologare) • Conform cu EN55032/EN55035

Figura 4 Dispozitivele din seria RAC03E-K/277 dispun de o gamă largă de temperaturi de operare, furnizând întreaga putere de ieșire în intervalul de temperatură cuprins între -30 și +75°C (cu excepția modulelor cu tensiune de ieșire de 3,3 volți, care furnizează întreaga putere până la +70°C). © RECOM Power 10 wați pentru automatizarea proceselor și pentru clădiri inteligente Puterea de vârf de 140% a sursei de alimentare AC/DC de 10 wați RAC10-05SK/277 cu ieșire de 5 volți DC suportă nevoile de alimentare tranzitorii ale sistemelor cu sarcini inductive sau neliniare și curent de pornire ridicat, cum ar fi aplicațiile de automatizare a proceselor și a clădirilor inteligente (figura 5). Aceste surse de alimentare AC/DC montate pe plăci de circuit imprimat (PCB) au certificări internaționale de siguranță atât pentru standarde industriale, cât și pentru uz casnic. Modelele de 10 wați sunt disponibile cu o singură tensiune de ieșire, de la 3,3 la 24 de volți DC, sau în versiuni cu ieșire dublă, care furnizează ±12 sau ±15 volți DC. Aceste surse de alimentare respectă standardul IEC62477-1, OVC III (overvoltage category III) pentru sisteme industriale utilizate în instalații fixe și pentru cazurile în care fiabilitatea și disponibilitatea echipamentului sunt supuse unor cerințe speciale. ⮞ Figura 5

© RECOM Power

Valoarea nominală a curentului care circulă prin dioda ORing trebuie să fie mai mare decât valoarea nominală a curentului de ieșire a sursei de alimentare, iar valoarea nominală a tensiunii de străpungere (breakdown voltage) trebuie să fie mai mare decât tensiunea de ieșire a sursei de alimentare.

Sursele de alimentare AC/DC RAC10-05SK/ 277 de 10 wați au certificări internaționale de siguranță atât pentru standarde industriale, cât și pentru uz casnic.

7


SURSE DE ALIMENTARE ⮞ Sursele de alimentare din aceste instalații au, de obicei, o conexiune permanentă, cablată la panoul de distribuție de curent alternativ. La fel ca RAC03E-K/277 de 3 wați discutat mai sus, aceste surse de alimentare AC/DC au o gamă foarte largă de tensiuni de intrare, de la 85 la 305 volți AC sau de la 120 la 430 volți DC. Surse de alimentare de 20 de wați cu o putere extrem de redusă la funcționare fără sarcină Proiectanții de dispozitive IoT și/sau inteligente pot beneficia de utilizarea modulelor AC/DC de 20 de wați din seria RAC20-K. De exemplu, versiunea RAC20-48SK oferă o ieșire de 48 de volți de curent continuu cu un consum de putere fără sarcină de numai 40 de miliwați (mW) în aplicațiile cu funcționare permanentă și în modul standby. Aceste surse de alimentare sunt conforme cu ErP Lot 6 pentru modul standby. De asemenea, sunt disponibile cu o gamă largă de intrare de la 85 la 264 volți AC și o gamă de intrare extra largă opțională de la 85 la 305 volți AC sau de la 120 la 370 volți DC. Versiunile modificate ale acestor surse de alimentare îndeplinesc standardul IEC62477-1 pentru surse de alimentare OVC III. Aceste surse de alimentare montate pe placa de circuit imprimat sunt disponibile cu tensiuni de ieșire unice de la 5 la 48 volți DC sau în versiuni cu ieșire dublă care furnizează ±12 sau ±15 volți DC. Sursele de alimentare se caracterizează printr-o eficiență ridicată de la sarcini ușoare până la sarcină maximă, după cum se arată în graficul pentru versiunea RAC20-05SK de 5 volți (figura 6).

prevăzute cu certificări internaționale de siguranță pentru echipamente industriale, audio-vizuale și de tehnologie a informației, inclusiv (* = în curs de obținere pentru modelele cu intrare extra-largă): • Certificat IEC/EN62368-1 • Certificat UL62368-1 • Certificat CAN/CSA-C22.2 nr. 62368-1-14 • Certificat IEC/EN60335 * • Certificat IEC/EN61558-1 * • Certificat IEC/EN61558-2-16 * • Conform IEC/EN61204-3 * • Conform EN55032/14 * • Conform EN55024 * O ieșire sau două ieșiri După cum s-a menționat mai sus, RAC03EK/277 de 3 wați este disponibil doar într-un format cu o singură ieșire. Sursele de alimentare AC/DC RAC10-05SK/277 de 10 wați și RAC20-48SK de 20 wați sunt oferite cu ieșiri unice și duale. Totuși, configurațiile cu ieșire duală sunt limitate la ±12 sau ±15 volți DC. În unele aplicații, poate fi necesară o combinație diferită de tensiuni de ieșire. În aceste cazuri, proiectanții pot asocia o sursă de alimentare AC/DC cu o singură ieșire cu un convertor DC/DC de putere mai mică sau un regulator în comutație pentru a furniza o tensiune de ieșire auxiliară sau o linie de ieșire negativă (figura 7).

Atunci când se adaugă un filtru extern, trebuie utilizată o topologie de cablare în stea cu legare la pământ, iar cablarea dintre filtrul extern și convertor trebuie să fie cât mai scurtă posibil (figura 8). Concluzie Nevoia de surse de alimentare AC/DC de mică putere, montate pe placă, continuă să crească, dar acestea rămân sisteme complexe. Dacă un proiectant nu este familiarizat cu nuanțele legate de proiectarea surselor de alimentare, de testare și de conformitatea cu normele de reglementare, proiectarea lor de la zero poate consuma mult timp și poate genera costuri suplimentare, poate întârzia graficul de proiectare, iar soluția finală poate ocupa mai mult spațiu pe placă decât este necesar. În multe cazuri, o opțiune mai bună este de a alege dintr-o serie de surse de alimentare AC/DC compacte, disponibile în comerț, montate pe placă. După cum s-a prezentat, acestea sunt disponibile într-o mare varietate de intervale de tensiune de intrare și pot accepta intrări de curent alternativ sau continuu. În plus, este probabil ca acestea să fie deja certificate în conformitate cu toate standardele internaționale de performanță și reglementările de conformitate relevante. Un regulator în comutație (R-78xx, în partea de sus a imaginii) sau un convertor DC/DC (în partea de jos a imaginii) poate fi combinat cu o sursă de alimentare AC/DC pentru a produce o tensiune de ieșire auxiliară (în partea de sus) sau o linie de tensiune negativă (în partea de jos).

Figura 7

Figura 6 Graficul randamentului în funcție de sarcina de ieșire pentru RAC20-05SK (modelul cu ieșire de 5 volți) arată un randament ridicat de la sarcini ușoare la sarcină maximă. © RECOM Power Sursele de alimentare AC/DC RAC20-48SK sunt conforme cu cerințele EN 55022 Clasa B Conducted Emissions fără filtrare suplimentară. Acestea au un interval de temperatură de funcționare de la -40°C la +85°C și sunt

8

© RECOM Power

Sursele de alimentare AC/DC RECOM RAC respectă cerințele EN 55022 Clasa B Conducted Emissions. Dacă este necesar, se poate adăuga un filtru extern.

© RECOM Power

Figura 8 Mai multe informații despre filtrarea EMI Sursele de alimentare AC/DC din seria RECOM RAC analizate în acest articol sunt prevăzute cu un filtru de linie care respectă standardul EN 55022 Clasa B Conducted Emissions. În aplicații mai solicitante poate fi necesară o filtrare suplimentară.

Lectură recomandată “A Guide to Selecting and Using IoT and IIoT Power Sources” ►Digi-Key Electronics www.digikey.ro

Electronica • Azi nr. 9 (259)/2021



SISTEME EMBEDDED

© congatec

Creștere masivă a performanțelor pentru aplicații ‘edge’ Figura 1: Modulele COM-HPC cu procesoare din generația Tiger Lake-H oferă aplicațiilor edge un uriaș spor de performanță.

Noile procesoare Intel Xeon, Core și Celeron (nume de cod “Tiger Lake-H”) își pot exploata întregul potențial de performanță pe modulele COM-HPC. Faptul că acestea sunt disponibile la congatec, lider de piață în materie de module, marchează, de asemenea, o nouă eră a dezvoltării sistemelor bazate pe computere pe module (COM).

Autor: Andreas Bergbauer, COM-HPC Product Line Manager Odată cu disponibilitatea celei de-a 11-a generații de procesoare Intel Core vPro, Intel Xeon W-11000E și Intel Celeron pe modulele COM-HPC, diferența de performanță dintre COM-HPC și COM Express devine mai evidentă decât era atunci când au fost lansate primele module COM-HPC cu procesoarele Tiger Lake-U, care sunt optimizate pentru aplicații mobile. În acest caz, valoarea adăugată adusă de COM-HPC se limitează la un număr relativ mic de interfețe pe care modulul COM-HPC le are în plus față de omologul său COM Express.

10

Însă, cu noile module client COM-HPC conga -HPC/cTLH COM-HPC, avantajul lățimii de bandă oferit de COM-HPC se pune în valoare mult mai mult. Mai multă lățime de bandă Pentru conectarea perifericelor cu lățime de bandă masivă, modulele COM-HPC suportă 20 de benzi PCIe Gen 4 (x16 și x4), în timp ce variantele COM Express execută 16 benzi PCIe Gen 4 prin PEG. În plus, dezvoltatorii pot utiliza 20 de benzi PCIe Gen 3.0 pentru COM -HPC; cu modulul COM Express, sunt opt.

Pentru a susține NVMe-SSD ultrarapid, modulul COM-HPC oferă, de asemenea, o interfață PCIe x4 la placa de bază. Modulele COM Express trebuie să implementeze NVMe-SSD pe placă pentru o utilizare optimă a tuturor benzilor native Gen 4 suportate de noul procesor. Cu 44 de benzi PCIe în total, noile module COM-HPC execută aproape de două ori mai multe decât modulul COM Express, care epuizează întreaga lățime de bandă de 24 de benzi. În treacăt fie spus, 49 de benzi sunt posibile cu COM-HPC. COM-HPC extinde și mai mult acest avantaj al lățimii de bandă cu alte interfețe. De exemplu, actualul modul COM-HPC Tiger Lake-H oferă două interfețe USB 4.0, care nici măcar nu sunt definite cu COM Express, la același număr total de porturi USB. Modulele COM-HPC oferă, de asemenea, 2x 2,5 GbE pentru rețea, în timp ce modulele COM Express execută doar 1x 2,25 GbE; cu toate acestea, ambele serii de module suportă Intel TCC și rețele sensibile la timp (TSN) pentru timp real. Dar tocmai pentru infrastructurile în rețea, al doilea port Ethernet nativ oferit de COM-HPC este foarte convenabil, deoarece permite implementarea unei topologii în inel fără nicio altă logică – Electronica • Azi nr. 9 (259)/2021


LABORATOR | COM-HPC cu Intel Xeon, Core și Celeron

Multitasking la marginea rețelei (edge) Totodată, cu acest plus semnificativ de interfețe, potențialul modulelor client COMHPC este departe de a fi epuizat, deoarece în prezent, 40 din cei 800 de pini nu sunt încă atribuiți, în timp ce COM Express, cu cei 440 de pini, se apropie de limitele de performanță. Așadar, viitorul aparține modulelor COM-HPC, acolo unde cerințele privind tehnologia computerului încorporat precum și numărul de interfețe necesare sunt în creștere. În afară de acest aspect, atât modulele COM-HPC, cât și modulele COM Express pot beneficia foarte mult de noua tehnologie de procesoare Intel din generația Tiger Lake-H, actualul punct de referință în segmentul de produse destinate aplicațiilor de calcul embedded la marginea rețelei. Noile module cu până la opt nuclee de procesor puternice, cu viteze de ceas de până la 4,7 GHz, permit o creștere de până la 65% a performanței multithreaded și o creștere de până la 32% a performanței single-threaded față de versiunile anterioare. Această creștere a performanțelor este susținută de o memorie RAM DDR4 SODIMM de până la 128 GB cu 3200 MT/s și ECC opțional cu COM-HPC. În prezent, COM Express oferă până la 96 GB. În plus, sarcinile de lucru intensive de vizualizare-, sunet- și grafică- înregistrează o creștere de până la 70% a performanței față de modelele anterioare, pentru experiențe mult îmbunătățite. Aplicații diverse Aplicațiile emblematice care profită direct de performanța îmbunătățită a GPU-ului pot fi găsite în tehnologia 'edge computing' pentru chirurgie, imagistică medicală și ehealth. Pentru o diagnosticare optimă, noile platforme de la congatec suportă chiar și videoclipuri 8K HDR. În combinație cu capabilitățile de inteligență artificială ale platformelor și cu setul cuprinzător de instrumente Intel OpenVINO, se asigură medicilor acces ușor și o perspectivă prin intermediul datelor de diagnosticare bazate pe învățare profundă. Dar acesta este doar unul dintre avantajele oferite de unitatea grafică integrată Intel UHD, care suportă și până la patru display-uri 4K independente. De asemenea, poate procesa și analiza până la 40 de fluxuri video HD la o rezoluție de 1080p/30fps în paralel – și, prin aceasta, poate să ofere vizualizări la 360 de grade în toate direcțiile. Aceste performanțe de viziune masivă susținute www.electronica-azi.ro

de AI sunt importante și pentru multe alte piețe – inclusiv pentru automatizări, procesarea automată a imaginilor pentru inspecția calității în mediile de producție și securitatea în spațiile publice și în orașe. Alte aplicații sunt roboții colaborativi și vehiculele autonome în sectoarele logisticii, agriculturii, construcțiilor și transportului public. Pentru aceste aplicații, sunt disponibile și variante ale noilor procesoare care sunt proiectate chiar și pentru temperaturi extreme de la -40 până la +85°C.

Acestea sunt importante atât pentru funcționarea în condiții de siguranță a vehiculelor și roboților mobili, cât și pentru mașinile staționare. Deoarece suportul în timp real este o necesitate pentru aceste tipuri de aplicații, modulele congatec suportă sisteme de operare în timp real, cum ar fi Real Time Linux și Wind River VxWorks. De asemenea, acestea oferă suport nativ pentru hipervizorul RTS de la Real-Time Systems, pe care Intel îl susține, totodată, în mod oficial. © congatec

acest lucru este foarte avantajos pentru aplicațiile Ethernet industriale, deoarece este nevoie de mai puțină cablare decât în cazul topologiilor în stea.

Figura 2: Dezvoltatorii pot utiliza un număr semnificativ mai mare de interfețe pe modulele client COM-HPC decât pe modulele COM Express Type 6. Accelerator AI integrat Algoritmii de inteligență artificială și de inferență bazată pe învățare profundă pot fi, de asemenea, executați fără probleme, fie într-un mod masiv paralel pe GPU-ul integrat, fie și pe CPU cu ajutorul funcției integrate Intel Deep Learning Boost, care combină trei instrucțiuni într-una singură pentru a accelera procesarea inferențelor și recunoașterea situațiilor. Principalele domenii de aplicare a inteligenței artificiale în industrie sunt, în primul rând, mentenanța predictivă, asigurarea calității, optimizarea proceselor de fabricație și optimizarea lanțului de aprovizionare. Pentru aceasta, congatec susține, de asemenea, un ecosistem complet cu camere și software adecvat de procesare a imaginilor de la producători precum Basler sau Matrix Vision. În plus, PICMG lucrează în prezent la funcții de siguranță integrate pentru noile platforme COM-HPC Client și COM Express Type 6.

Pentru clienți, rezultatul este un ecosistem complet, cu, probabil, cel mai extins suport posibil. Alte caracteristici în timp real sunt Intel Time Coordinated Computing (Intel TCC) și time-sensitive networking (TSN) pentru gateway-uri IIoT/Industry 4.0 și dispozitive de calcul periferic (edge) conectate în rețea în mod determinist. Funcțiile de securitate îmbunătățite, cum ar fi Intel Total Memory Encryption (TME) și Intel Boot Guard, ajută la protejarea sistemelor împotriva atacurilor și, în plus, fac din aceste platforme candidații ideali pentru toate tipurile de aplicații critice ale utilizatorilor din fabrici și de la companiile de utilități. Intel Total Memory Encryption criptează conținutul memoriei, astfel încât datele din memoria principală să nu poată fi citite de persoane neautorizate, de exemplu, prin atacuri de tip 'cold boot'. Intel Boot Guard asigură că, la pornirea sistemului, nu se încarcă nimic în afară de firmware-ul validat. ⮞

11


SISTEME EMBEDDED

Suport Thunderbolt În pofida complexității lor crescânde, proiectele pot fi simplificate considerabil în funcție de aplicație. Tehnologia Thunderbolt a fost dezvoltată în acest scop și este susținută nativ de congatec pe noile sale module și plăci suport (carrier) din Gen 4 deja integrată în procesoare. Avantajul Thunderbolt este că această specificație suportă protocoalele USB, DisplayPort, PCIe și rețeaua Thunderbolt cu 10 Gigabit Ethernet, precum și funcțiile de încărcare prin intermediul aceluiași cablu. În versiunea 4, porturile au o lățime de bandă bidirecțională de înaltă performanță de 40 Gbps și – ceea ce este, de fapt, nou – cel puțin 32 Gbps PCIe. Gen 3 avea nevoie doar de 16 Gbps. La acestea se adaugă suportul pentru patru ecrane 4K sau unul cu rezoluție 2x 8K. Prin urmare, dispozitivele mobile pot fi conectate foarte ușor la stațiile de andocare și pot utiliza mai multe periferice, de la monitoare, tastaturi, mouse-uri și hard diskuri până la rețea. Protecția VT-d DMA ajută la reducerea riscurilor de securitate cauzate de amenințările externe prin devierea solicitărilor de la dispozitivele externe și verificarea drepturilor de acces corecte. Provenită din segmentul IT, această interfață a fost dezvoltată, printre altele, pentru împătimiții de jocuri. Unul dintre cele mai frecvente cazuri de utilizare de tip 'embedded computing' este cel al aplicațiilor cu mai multe ecrane, unde simpla conectare a unor ecrane separate sau a unor ecrane tactile prin intermediul unui singur cablu este absolut suficientă. Acestea pot fi găsite astăzi în aproape toate interfețele grafice – de la PC-uri medicale și HMI-uri industriale și PCuri panou până la aplicații de semnalizare digitală și jocuri de cazino. Producătorii de echipamente originale le folosesc, de asemenea, pentru soluții de andocare în vehicule comerciale, pentru sisteme modulare de testare și măsurare sau pentru aplicații la patul bolnavului în ingineria biomedicală, în care mai multe dispozitive de monitorizare a semnelor vitale pot fi conectate la un sistem de monitorizare. Funcții de management la distanță În conformitate cu specificația COM-HPC, noile module COM-HPC de la congatec nu se limitează doar la a suporta noua interfață de management a platformei PMI (Platform Management Interface) a PICMG (COM-HPC PMI). Deoarece, în prezent, acestea sunt încă module neadministrate (M.U. – unmanaged module), ele pot fi gestionate fără probleme în acest cadru de plăcile de bază administrate (C.M. – managed carrier boards).

12

© congatec

Figura 3: Modulul COM-HPC conga-HPC/cTLH suportă și proiecte Thunderbolt 4.0. congatec pregătește deja implementările corespunzătoare Redfish și IPMI pentru plăcile de bază. Noile module suportă, de asemenea, tehnologia Intel Active Management, care oferă posibilități puternice de management de la distanță, ca parte integrantă a suportului de procesor. Printre aceste instrumente se numără KVM over IP (transmiterea de semnale de tastatură, video și mouse prin conexiuni IP), oprirea și pornirea controlată de la distanță, un ceas hardware de alarmă și

redirecționarea pornirii. Cu management 'out-of-band', centrele de control pot gestiona și repara mai bine sistemele periferice distribuite, chiar dacă dispozitivul în sine este oprit sau dacă sistemul de operare nu răspunde. Aceste posibilități sunt, de asemenea, extrem de utile pentru sistemele embedded instalate în locuri greu accesibile, pentru PC-urile industriale din medii periculoase sau pentru sistemele POS din magazinele de retail care sunt oprite după închiderea magazinului.

Figura 4: Gata de utilizare: Kitul de start congatec validat din punct de vedere funcțional, cu placă-suport (carrier board) de evaluare și soluție de răcire, este deja disponibil.

© congatec

Electronica • Azi nr. 9 (259)/2021


LABORATOR | COM-HPC cu Intel Xeon, Core și Celeron

De aceea, conform cifrelor de piață de la IHS Markit, 'Computer-on-Modules' reprezintă cel mai răspândit concept de design embedded – devansând chiar plăcile embedded clasice, cum ar fi Mini-ITX sau computerele pe o singură placă (SBC) de 3,5 inch. © congatec

Conceptul 'Computer-on-Module' Fie că este vorba de computere pe module COM Express sau COM-HPC – ambele standarde PICMG au propriile avantaje unice pentru sistemele embedded și de margine (edge) utilizate în loturi industriale.

Imensa popularitate a conceptelor de sisteme embedded bazate pe module se datorează combinației reușite dintre flexibilitatea proiectelor adaptate la nevoile specifice ale clienților prin intermediul unei plăci de bază (carrier) ușor de dezvoltat și a unui modul complet dezvoltat, ușor de implementat, care vine cu toate driverele și firmware-ul necesar, gata de utilizare. Fiind supercomponente, acestea integrează în special toate componentele critice, cum ar fi CPU, memoria principală și interfețele de mare viteză, precum și unitatea grafică, într-un pachet complet validat din punct de vedere funcțional. Astfel se realizează o economie imensă în ceea ce privește costurile de proiectare în comparație cu dezvoltarea complet personalizată și se accelerează foarte mult timpul de lansare pe piață.

Figura 5: Modulele COM Express clasice cu a 11-a generație de procesoare Intel Core vor fi, desigur, disponibile în continuare. Procesor Intel Core i7-11850HE Intel Core i5-11500HE Intel Core i3-11100HE Intel Xeon 11865MRE Intel Xeon 11555MRE Intel Xeon 11155MRE Intel Xeon 11865MLE Intel Xeon 11555MLE Intel Xeon 11155MLE Intel Celeron 6600HE

Nuclee/ Threads 8/16 6/12 4/8 8/16 6/12 4/8 8/16 6/12 4/8 2/2

Base Clock/ Turbo Speed [GHz] 2.6/4.7 2.6/4.5 2.4/4.4 2.6/4.7 2.6/4.5 2.4/4.4 1.5/4.5 1.9/4.4 1.8/3.1 2.6

Cache [MB]

TDP

24 12 8 24 12 8 24 12 8 8

35/45 35/45 35/45 35/45 35/45 35/45 25 25 25 35

Domeniu temperatură [°C] 0 ... 60 0 ... 60 0 ... 60 -40 ... 85 -40 ... 85 -40 ... 85 0 ... 60 0 ... 60 0 ... 60 0 ... 60

Tabelul 1: Procesoarele din generația Tiger Lake-H sunt disponibile în zece clase de performanță bine ierarhizate. Procesor

Intel Core i7-1185G7E Intel Core i7-1185GRE Intel Core i5-1145G7E Intel Core i5-1145GRE Intel Core i3-1115G4E Intel Core i3-1115GRE

Nuclee/ Viteză ceas la Cache Unități de Domeniu Threads 28/15/12 W [MB] execuție extins de TDP (Max. grafică temperatură Turbo) [GHz] 4/8 2.8/1.8/1.2 (4.4) 12 96 – 4/8 2.8/1.8/1.2 (4.4) 12 96 Da 4/8 2.6/1.5/1.1 (4.1) 8 80 – 4/8 2.6/1.5/1.1 (4.1) 8 80 Da 2/4 3.0/2.2/1.7 (3.9) 6 48 – 2/4 3.0/2.2/1.7 (3.9) 6 48 Da

Faptul că modulele computer-on-modul (COM) care aparțin aceluiași standard sunt interschimbabile în mod flexibil între generațiile de procesoare și interfețele producătorilor este, de asemenea, avantajos. Astfel, producătorii de echipamente originale își pot scala în mod flexibil soluțiile și le pot actualiza în continuare cu cea mai recentă tehnologie de procesor chiar și după ce au trecut mulți ani. Deoarece factorii de formă standardizați ai modulelor sunt susținuți de mai mulți producători, strategiile furnizorilor pot fi implementate foarte ușor și se obțin avantaje în ceea ce privește prețurile și, mai ales, asigurarea disponibilității. Una și aceeași organizație independentă de producători, PICMG, este responsabilă pentru standardizarea atât a modulelor COM Express, cât și a modulelor COM-HPC. Astfel, se asigură continuitatea acestor standarde complementare și, deja, odată cu lansarea COM-HPC, se creează baza de încredere necesară pentru a permite trecerea la acest factor de formă imediat ce primele module COM-HPC devin disponibile. În consecință, datorită COM-HPC, securitatea proiectării este un dat de la bun început. Acesta este motivul pentru care este logic să se implementeze noi proiecte cu COM-HPC pentru performanțe ‘edge’ multifuncționale. ► congatec

https://www.congatec.com

Tabelul 2: Scalabilitatea noilor module COM-HPC este extinsă cu procesoarele Tiger Lake-U la un total de 16 variante de performanță. Trei dintre acestea sunt, totodată, implementabile într-un interval de temperatură extins de la -40 la +85°C. www.electronica-azi.ro

13


WIRELESS

Mango vs. Pineapple Două abordări diferite ale modulelor pentru aplicațiile Wifi 6 Standardul 802.11ax, cunoscut și sub numele de WiFi 6, succede standardului 802.11ac (WiFi 5) și, prin urmare, reprezintă cea de-a șasea generație a standardului WiFi, care a fost lansat pentru prima dată pe piață în anul 1999, cu versiunea 802.11b. Odată cu noua generație, standardul a fost, de asemenea, dezvoltat în mod constant și continuă să se bazeze pe avantajele oferite de WiFi 5 în ceea ce privește eficiența, flexibilitatea și scalabilitatea. WiFi 6 asigură, de asemenea, viteze și capacități mai mari în comparație cu WiFi 5 creând astfel baza pentru rețelele orientate spre viitor. În acest context, 8DEVICES a dezvoltat două noi soluții de module, ambele bazate pe cea mai recentă generație de cipuri WiFi 6 de la Qualcomm. Mango urmează abordarea unui SOM (System on Module), în care aplicația poate fi complet integrată pe modul. Pineapple, pe de altă parte, respectă strategia modulului radio, adică oferă doar tehnologia radio, fiind necesare un procesor gazdă, memorie și periferice/interfețe pentru a rula o aplicație. Trebuie să recunoaștem că denumirile Mango și Pineapple sună un pic exotic și amintesc mai degrabă de o vacanță pe plajă în Caraibe decât de soluții WiFi de generația a 6-a.

Cu toate acestea, dacă vă uitați prin documentele de standardizare IEEE ale WiFi6 și intuiți complexitatea și performanțele care stau la bază, termenul exotic nu mai pare prea exagerat pentru soluțiile de module care domină 100% această tehnologie. Așadar, să ne lăsăm surprinși. Mango Abordarea SOM numită Mango se bazează pe noua familie de SoC-uri IPQ60xx de la Qualcomm. Utilizatorul are acces la 4 x Cortex-A53 tactate la 1,2 GHz sau 1,8 GHz. În plus, sunt disponibile 512MB DDR la 933MHz și 32MB NOR Flash.

Spre deosebire de alte soluții SOM, în care memoria flash NAND este integrată direct pe modul, Mango necesită conectarea unui dispozitiv extern de memorie NAND. Totuși, acest lucru are ca rezultat și un mic avantaj, deoarece utilizatorul își poate adapta singur dimensiunea memoriei pentru aplicația sa. Pentru conectarea Gb Ethernet sunt disponibile 2 interfețe PSGMII, QSGMII și SGMII+. Pe de altă parte, interfețele 64xGPIO, 1xPCIe 3.0 (numai Mango-I), 1xUSB3.0, 1xUSB2.0, 2xUART, 3xSPI, 2xI2C, 4xPWM, 1xJTAG, 1xI2S/TDM și 1xSDIO3.0/eMMC sunt complet integrate și nu au nevoie de niciun driver extern pentru a rula aceste interfețe. În ceea ce privește WiFi, Mango suportă standardele 802.11 b/g/n/a/ac pe lângă 11ax și oferă modul MIMO 2x2 multi-utilizator cu DBS (Dual Band Simultaneous). Mango este disponibil în două versiuni: Mango: CPU clock @1,2GHz, fără PCIe, domeniu de temperatură: 0°C ... +65°C. Mango-I: CPU clock @1,8GHz, cu PCIe, domeniu de temperatură: -40°C ... +85°C. Mostrele și DVK-urile sunt disponibile în magazinul nostru ‘Sample Shop’: https://www.codico.com/en/mango https://www.codico.com/en/mango-i-industrial-temperature-grade https://www.codico.com/en/mango-dvk

14

Electronica • Azi nr. 9 (259)/2021


Pineapple Pineapple se bazează pe noul circuit integrat radio QCN9074 de la Qualcomm, care suportă 3 benzi de 2,4GHz, 5GHz și 6GHz (WiFi6E) într-o configurație de antenă MIMO 4x4 prin intermediul unei interfețe PCIe. În consecință, 8DEVICES oferă 3 variante cu următoarele denumiri de produse corespunzătoare benzilor: Pineapple 2: 2400-2500MHz Pineapple 5: 4920-5925MHz Pineapple 6: 5925-7125MHz Pineapple 5 și 6 suportă până la 27dBm per antenă @ HT20/40/80/160, în timp ce Pineapple2 suportă până la 28dBm per antenă, dar este limitat la HT20/40. Pineapple 5 și 6 ating o rată maximă de date de 4804 Mbps într-o configurație HT160 și MIMO 4x4. Pineapple2 se menține la un maxim de 1147 Mbps cu HT40 și MIMO 4x4. Toate cele 3 variante au în comun faptul că fiecare dintre acestea este oferită în 4 variante diferite de împachetare. Pachetul LGA, cu un factor de formă mic de 35×47mm, oferă o integrare cu economie de spațiu pe placa PCB, unde antenele pot fi conectate la cele 4 pad-uri de antenă ale modulului sub formă de conectori U.FL sau într-un design de antenă PCB. În plus, sunt oferite alte 3 versiuni sub formă de carduri plug-in cu factor de formă de 50×61 mm, cu interfață mini-PCIe, M.2 A+E sau M.2 B+M, în care 4 conectori U.FL sunt deja integrați pe plăci. Astfel, rezultă un total de 12 modele diferite de module (3 x 4).

Dacă ținem cont că pe parcursul anului fiecare versiune va fi disponibilă și în clasa industrială de temperatură, cuprinsă între -40°C și 85°C (soluțiile actuale oferă temperaturi în plaja 0°C ... 65°C), rezultă un total de 24 de variante de module diferite. Îmbucurătoare este și vestea că toate modulele vor fi suportate de driverul mainline Linux de la versiunea 4.4.60 în sus. Bineînțeles, ca și Mango, toate modulele vor fi certificate conform RED, FCC și IC. Mostrele pentru Pineapple 5 și 6 pot fi comandate în magazinul nostru ‘Sample Shop’: https://www.codico.com/de/pineapple5 https://www.codico.com/de/pineapple6 Mai multe informații despre Mango și Pineapple: http://downloads.codico.com/ misc/AEH/8DEVICES ► CODICO | https://www.codico.com

Contact pentru România: Gergely Balogh Tel: +36 30 867 0687 e-mail: gergely.balogh@codico.com www.electronica-azi.ro

Hioki vorbește despre proiectarea bateriilor în episodul 3 al podcastului “Experții în inovație” de la Farnell Farnell a lansat cel de-al treilea episod al noii sale serii de podcast-uri la nivel mondial, The Innovation Experts, cu Hioki, producător de top de echipamente de testare. Seria de podcasturi investighează modul în care echipamentele de testare și măsurare sprijină inovarea și dezvoltarea de noi produse într-o mare varietate de aplicații din lumea reală. Fiecare episod al seriei va oferi informații valoroase pentru cumpărători, ingineri și alți profesioniști din industrie care doresc să fie la curent cu cele mai recente tendințe, provocări, produse, instrumente și aplicații. Noul episod prezintă în exclusivitate modul în care Hioki proiectează instrumente și echipamente inovatoare pentru crearea de baterii. Kai Scharrmann, Engineer and Business Development Manager la Hioki, se alătură lui Cliff Ortmeyer de la Farnell, Global Head of Technology Product Marketing and Solutions, pentru a discuta despre această tehnologie de ultimă oră și a explica modul în care este utilizată pentru a măsura eficiența automobilelor electrice și a altor aplicații critice. Experții abordează, de asemenea, tendințele și provocările în tehnologia și testarea bateriilor, împreună cu informații despre modul în care alte produse de înaltă tehnologie ale Hioki permit inovarea într-o varietate de industrii. Toate episoadele anterioare ale podcastului sunt disponibile acum pe noul hub de resurse tehnice al Farnell, inclusiv: • Episodul 1: Echipamentele de testare stimulează munca și învățarea la distanță – Episodul de debut al seriei se concentrează pe modul în care osciloscoapele bazate pe PC și produsele de testare RF ale Pico Technology au permis munca și noile modalități de învățare la distanță în timpul pandemiei COVID-19. Mike Purday, Business Development Manager la Pico Technology, discută despre abilitățile și impactul folosirii osciloscoapelor bazate pe PC, de la cele mai ieftine până la produsele de înaltă performanță, pentru o serie de aplicații inovatoare – și neașteptate – de la îndepărtarea tatuajelor până la monitorizarea temperaturii ouălor de pinguin. • Episodul 2: Accelerarea inovației: Tendințe și tehnici emergente – În contextul în care Tektronix și Keithley sărbătoresc cea de-a 75-a aniversare, cel de-al doilea episod al podcastului “The Innovation Experts” oferă o scurtă perspectivă istorică despre modul în care ambele companii au contribuit la stimularea inovației în unele dintre cele mai importante industrii din lume. Brad Odhner, Technical Marketing Manager pentru Tektronix și Keithley, vorbește despre modul în care echipamentele de testare și măsurare accelerează inovația, ajutând inginerii să depășească provocările prezente și viitoare. Farnell oferă din stoc o gamă completă de dispozitive și unelte de top pentru testare precum și consumabile pentru producție pentru a sprijini proiectarea și testarea electronică, fără valoare minimă a comenzii și cu un program de reduceri educaționale. Clienții au acces gratuit la resurse online, fișe tehnice, note de aplicații, videoclipuri și webinarii, alături de un suport tehnic excelent disponibil 24/5 în limba locală. Podcastul “The Innovation Experts” este disponibil gratuit de la principalii furnizori de podcasturi, inclusiv Spotify și Apple Podcasts. ►Farnell

| https://ro.farnell.com

15


Simplificați proiectul vostru USB-C PD folosind un controler PD autonom Acest articol va prezenta pe scurt modul prin care asimilarea liniilor de tensiune de 5V, 9V, 15V, 20V, 28V, 36V și 48V oferă versatilitate în furnizarea de putere, necesitând mai puține cabluri. În continuare, se va descrie controlerul PD autonom MAX77958 de la Analog Devices, care elimină nevoia de firmware personalizat prin includerea detecției porturilor și a memoriei nevolatile. Autor: Sagar Khare Business Manager - Battery Powered Solutions Piața produselor USB Power Delivery (PD) continuă să crească datorită dispozitivelor electronice portabile, alimentate de la baterii, cum ar fi telefoane mobile, laptopuri, boxe wireless, scule electrice și multe altele. USB PD oferă un mare beneficiu consumatorilor, deoarece poate furniza până la 240 W (în specificația USB PD Revision 3.1) de la același conector USB Type-C. Figura 1 prezintă un telefon mobil care se încarcă prin intermediul unui conector USB Type-C.

USB PD ridică noi provocări cu privire la cerințele de alimentare datorită diversității combinațiilor de tensiune și curent disponibile – 5V, 9V, 15V, 20V, 28V, 36V, 48V și 1,5A, 3A, 5A etc. – pentru a asigura gama largă de putere pe care o poate furniza standardul USB PD. Sursa de alimentare, precum un adaptor de perete și dispozitivele conectate, cum ar fi un telefon mobil, își transmit capabilitățile de alimentare și, respectiv, nevoile de alimentare, la niveluri adecvate

Figura 1: Un telefon mobil cu conector USB Type-C pentru încărcare

de tensiune și curent înainte ca sursa să furnizeze puterea prin cablul USB. Unele soluții necesită mai multe circuite integrate (IC), inclusiv detectoare de porturi, microcontrolere și încărcătoare pentru furnizarea de putere. Deși aceste soluții funcționează, ele ocupă spațiu pe o placă, cresc costul soluției și necesită un firmware personalizat, a cărui elaborare poate necesita mult timp. Un controler PD autonom poate contribui la soluționarea acestor provocări prin administrarea negocierilor privind alimentarea cu energie fără dezvoltarea de firmware. Cerințe de alimentare USB-C PD Unul dintre avantajele semnificative ale USB PD este acela de a permite utilizatorilor să își încarce telefonul mobil de 2,5 W și mașina de găurit fără fir de 25 W folosind același cablu și adaptor de alimentare. Zilele în care sertarele vor fi pline de diverse cabluri sau în care nu veți găsi niciodată încărcătorul potrivit vor fi de domeniul trecutului.

© Analog Devices

Figura 2

Capabilitățile de putere ale fiecărei specificații USB 16

Electronica • Azi nr. 9 (259)/2021

© iStock/Supersmario

POWER


LABORATOR | Soluții de alimentare bazate pe USB-C PD Înainte de a începe să analizăm USB PD, este esențial să examinăm standardele USB anterioare pentru a înțelege unele dintre avantajele și provocările USB PD. Primele standarde USB – USB 1.1 și USB 2.0 – erau destinate mai degrabă transmiterii de date decât transmiterii de putere. Acestea nu permit decât o livrare maximă de 5V și 500mA pe un cablu USB. Pe de altă parte, utilizatorii doreau să încarce rapid o baterie prin intermediul unui cablu USB, unde un curent maxim de 500mA nu mai era adecvat. Standardul BC1.2 a răspuns cerințelor clienților, permițând transferul a până la 7,5 W – 5V și 1,5A – prin intermediul unui cablu USB. Standardul BC 1.2 extinde abilitatea de a încărca o baterie prin USB, iar fiecare nou standard USB după BC1.2 a sporit capabilitățile de alimentare.

Standardul USB PD 3.0 impune ca o sursă de alimentare să ofere linii de tensiune specifice în funcție de capabilitățile de putere ale acesteia. Sursele care pot furniza mai mult de 15 W trebuie să ofere linii de 5V și 9V. Cele care pot furniza mai mult de 27W trebuie să ofere linii de 5V, 9V și 15V. În sfârșit, sursele care pot furniza mai mult de 45W trebuie să ofere linii de 5V, 9V, 15V și 20V. Sursa de putere oferă, de asemenea, diferite ieșiri de curent la fiecare dintre aceste linii de tensiune. O sursă de alimentare cu o linie de 5V furnizează între 500mA și 3A la această linie. Cele cu o linie de 9V transferă curenți între 1,67A și 3A la 9V. O sursă de alimentare furnizează între 1,8A și 3A la linia de 15V. În fine, sursele de alimentare furnizează între 2,25A și 5A la 20V (figura 3).

Figura 3 Capabilități de tensiune și curent USB PD3.0 Type-C 1.3 extinde la 15W (max.) performanța energetică, în timp ce USB PD 3.0 îmbunătățește puterea sistemului la 100W (max.). Cea mai recentă actualizare a specificațiilor, USB PD3.1, extinde și mai mult capabilitatea de putere până la 240W (max.). BC1.2 și Type-C 1.3 continuă să furnizeze linia de tensiune de 5 V utilizată în toate versiunile anterioare ale standardului USB și au crescut capabilitățile de putere la 7,5 W și, respectiv, 15 W, mărind curentul maxim la 1,5 A și, respectiv, 3 A. USB PD3.0 a crescut, de asemenea, atât capabilitățile de curent, cât și cele de tensiune pentru a ajunge la 100W ( max.). Acesta permite ca două dispozitive să transfere până la 20V și 5A prin intermediul unui cablu USB. Noua specificație PD3.1 suportă până la 48V și 5A. Figura 2 sintetizează capabilitățile de putere și curentul și tensiunea maxime pe care le permite fiecare standard USB. Liniile de tensiune pe care le furnizează o sursă de energie USB PD sunt variabile. Standardul USB PD 3.1 prevede că o sursă de alimentare nu numai că trebuie să ofere o tensiune minimă de 5V și o tensiune maximă de 48V, dar trebuie să ofere și câteva linii de tensiune intermediare. www.electronica-azi.ro

© Analog Devices

Standardul USB PD 3.1 adaugă trei linii de tensiune suplimentare pentru sursele de alimentare. Sursele oferă linii de tensiune fixe de 28V, 36V și 48V pentru a suporta niveluri de putere de până la 140W, 180W și, respectiv, 240W. O sursă de alimentare trebuie să furnizeze până la 5A pentru fiecare dintre aceste linii de tensiune. În plus față de sursele standard de tensiune și curent, specificația USB PD oferă, de asemenea, o capabilitate de sursă de alimentare programabilă (PPS – Programmable Power Supply). Aceasta permite dispozitivelor conectate (in-line) să solicite mici modificări ale tensiunii și curentului de la sursa de alimentare. Caracteristica PPS este deosebit de utilă pentru a accelera încărcarea bateriilor litiu-ion prin optimizarea punctului de operare pentru încărcătorul în comutație. În timpul fazei de curent constant a unui ciclu de încărcare, încărcătorul furnizează bateriei un curent fix, iar tensiunea bateriei va crește lent până la tensiunea maximă la care se încheie încărcarea. În mod normal, intrarea încărcătorului va fi fixă, ceea ce creează pierderi de putere atunci când intrarea încărcătorului este mult mai mare decât tensiunea bateriei.

Funcția PPS reglează tensiunea de intrare a încărcătorului astfel încât acesta să funcționeze aproape de eficiența sa maximă. Având ca rezultat o disipare mai mică de putere, bateria poate fi încărcată mai repede, la un curent de încărcare mai mare. PPS permite nenumărate combinații de tensiune și curent pe un cablu USB. Proiectanții care doresc să utilizeze funcția PPS trebuie să găsească o modalitate prin care o sursă de putere și un dispozitiv conectat să cadă de acord asupra cantității de putere pe care ar trebui să o furnizeze sursa. Blocuri de proiectare USB-C PD Nu este o sarcină ușoară ca încărcarea să debuteze în cadrul unui sistem USB PD discret. O sursă de alimentare, precum o priză de perete, se conectează la dispozitivul aflat în linie, cum ar fi un telefon sau o mașină de găurit, prin intermediul unui cablu USB. Ambele dispozitive au nevoie, de obicei, de mai multe circuite integrate pentru a implementa comunicația de tip “dus-întors”, pentru ca sursa de alimentare să fie pregătită să furnizeze energie electrică dispozitivului în linie (figura 4). Circuitul integrat de detecție a pinilor CC identifică orientarea cablului și capabilitatea sursei de curent prin măsurarea tensiunii de la pinii CC. Acest circuit integrat solicită, de asemenea, capabilitățile de tensiune și curent ale sursei de alimentare și comunică înapoi la sursa de alimentare atunci când dispozitivul conectat în linie selectează o tensiune și un curent. Circuitul integrat de detecție BC1.2 acceptă adaptoare USB tradiționale. © Analog Devices

Figura 4

Diagrama bloc a unui dispozitiv USB PD Deși dispozitivele mai noi adoptă pe scară mai largă USB Type-C, multe aplicații folosesc încă specificații USB mai vechi. Porturile compatibile cu BC1.2 au pinii D+/D- în loc de pinii CC pentru a transmite capabilitățile de putere ale unei surse de alimentare. Circuitul integrat de detecție BC1.2 citește pinii D+/D- pentru a configura încărcarea pentru aplicațiile care încă folosesc standarde USB vechi. Circuitul integrat al încărcătorului permite o încărcare sigură și eficientă a bateriei dispozitivului conectat. ⮞

17


POWER ⮞ Sursa de putere va furniza o tensiune constantă către dispozitivul în linie, adică sursa de intrare a circuitului încărcătorului. Acesta se va asigura apoi că bateria este încărcată conform specificațiilor de tensiune, curent și temperatură ale bateriei. În sfârșit, microcontrolerul (MCU) organizează comunicația între celelalte circuite integrate. Acesta dialoghează cu circuitul integrat de detectare a pinului CC pentru a determina nivelul de putere al sursei de alimentare. Apoi, compară capabilitatea sursei de alimentare cu nevoile de putere ale încărcătorului și ale bateriei pentru a determina cantitatea de curent și tensiune pe care ar trebui să o furnizeze sursa de putere. Microcontrolerul comunică setările finale de alimentare înapoi la circuitul integrat de detectare a pinului CC pentru a configura corect sursa de alimentare. Odată confirmate valorile corecte de curent și tensiune, microcontrolerul va configura și activa încărcătorul. USB PD necesită mai multe elemente decât cele pe care le oferă un USB tradițional sau modelele standard Type-C. Mai multe circuite integrate conduc la costuri și dimensiuni mai mari ale soluției. De asemenea, este nevoie de o proiectare complexă a firmware-ului pentru a gestiona comunicația dintre diferitele elemente și pentru a îndeplini toate cerințele standardului USB PD 3.0. Proiectarea firmware-ului în sine poate crea cicluri de dezvoltare îndelungate, cu excepția cazului în care un proiectant are o cunoaștere profundă a specificațiilor USB. Controler PD de sine stătător Controlerele PD autonome pot contribui la simplificarea proiectelor USB PD având detecția pinilor CC, detecția BC1.2 și microcontrolerul încorporate într-un singur circuit integrat. Designul cu patru circuite integrate se transformă acum în doar două, ceea ce economisește spațiu pe placă și costuri.

© Analog Devices

Figura 5

Controler PD autonom compatibil cu USB Type-C v1.3 și PD 3.0 Cel mai puternic element integrat în controlerul PD autonom este microcontrolerul încorporat, care integrează toate cerințele standard ale protocolului de comunicație și de sincronizare USB PD 3.0.

18

Proiectantul nu mai trebuie să petreacă timp de dezvoltare pentru a se pune la punct cu aceste specificații. Un exemplu de controler PD autonom este MAX77958 (figura 5).

binar (bin) și hexazecimal (hex) pe baza scriptului de personalizare. Scripturile de personalizare oferă un avantaj unic pentru reducerea radicală a timpului de dezvoltare. © Analog Devices

Figura 6

Programarea de către utilizator a scriptului de personalizare

Două caracteristici unice ale MAX77958 sunt memoria nevolatilă și portul master I2C care controlează direct încărcătorul însoțitor. Ambele caracteristici ajută la eliminarea necesității unui microcontroler extern și a dezvoltării de firmware personalizat. Proiectanții pot genera scripturi personalizate pentru aplicații tipice utilizând o interfață grafică cu utilizatorul (GUI) și apoi le pot încărca în memoria nevolatilă a circuitului integrat. Controlerul PD execută automat comenzi, cum ar fi alternarea GPIO sau trimiterea unei comenzi I2C către încărcător prin portul master I2C. Scriptul de personalizare este scris în GUI folosind comenzi simple și ușor de utilizat. Software-ul convertește scriptul de personalizare în format hexazecimal și îl scrie în zona de configurare a circuitului integrat. Dezvoltatorii pot defini funcții și secvențe simple pe baza funcționalității de care au nevoie pentru aplicația lor. Figura 6 prezintă câteva dintre funcțiile pe care un proiectant le poate utiliza pentru programarea scriptului de personalizare. GUI-ul produce un fișier

Concluzie Specificația USB PD extinde în mod semnificativ numărul de dispozitive alimentate de la baterii care se încarcă prin intermediul unui cablu USB. Specificația definește șapte noi linii de tensiune – 5V, 9V, 15V, 20V, 28V, 36V și 48V – pentru a se adapta la o gamă largă de capabilități de alimentare. Sursele de putere și dispozitivele conectate trebuie acum să negocieze un nivel de curent și de tensiune înainte de a începe încărcarea. Controlerele PD autonome înglobează majoritatea blocurilor într-un singur circuit integrat, ceea ce ajută la simplificarea procesului de proiectare. Unele elimină chiar și necesitatea unui microcontroler extern și a unui firmware personalizat. Controlerele PD de sine stătătoare ajută la accelerarea dezvoltării proiectului pentru a vă asigura că sunteți în fața celor mai recente tendințe în domeniul USB PD. ►Maxim Integrated, parte a Analog Devices

www.maximintegrated.com

Despre autor: Sagar Khare este Business Manager în cadrul departamentului Battery Powered Solutions al Maxim Integrated®, acum parte a Analog Devices. El are o experiență vastă în domeniul conversiei de putere, al energiei regenerabile și al managementului bateriilor. Sagar deține un master în inginerie electrică de la Stony Brook University și un master în administrarea afacerilor de la Arizona State University. Electronica • Azi nr. 9 (259)/2021



AIoT

Inteligența artificială a lucrurilor (AIoT)

Implementarea pe microcontrolere În ultimii ani, s-a înregistrat o explozie a numărului de dispozitive IoT conectate în piețe atât de diverse precum automatizarea industrială, casele inteligente, automatizarea clădirilor și dispozitivele purtabile. Aceste dispozitive conectate, sau “lucruri”, au o trăsătură comună – toate comunică între ele și fac schimb de date generate de mai mulți senzori. O nouă prognoză de la International Data Corporation estimează că vor exista 41,6 miliarde de dispozitive IoT conectate, sau “lucruri”, care vor genera 79,4 zettabytes (ZB) de date în 2025. Autor: Kavita Char Renesas Electronics

Pe măsură ce numărul de dispozitive conectate crește, la fel se întâmplă și cu cantitatea de date generate. Aceste date pot fi colectate și, în multe cazuri, analizate și utilizate pentru a lua decizii pe propriile dispozitive, fără a fi nevoie de conectivitate la cloud. Această abilitate de a analiza datele, de a extrage informații din ele și de a lua decizii autonome pe baza analizei, reprezintă esența inteligenței artificiale (AI). O combinație între AI și IoT, sau Inteligența artificială a lucrurilor (Artificial Intelligence of Things – AIoT), permite crearea de dispozitive “inteligente” care învață din date și iau decizii în mod independent, fără intervenție umană. Acest lucru determină ca produsele să aibă interacțiuni mai logice cu mediul înconjurător, similare cu cele ale oamenilor. Există o serie de factori determinanți pentru această tendință de a crea inteligență pe dispozitivele periferice (edge) – creșterea procesului decizional la marginea sistemului reduce latența și costurile asociate conectivității în cloud și face posibilă operarea în timp real. Lipsa lățimii de bandă către cloud este un alt motiv pentru a muta calculul și luarea deciziilor pe dispozitivul edge. Securitatea este, de asemenea, un aspect de luat în considerare – cerințele de intimitate și confidențialitate a datelor impun ca acestea să fie procesate și stocate chiar pe dispozitivul respectiv. Combinația dintre AI și IoT a deschis noi piețe pentru microcontrolere.

20

Ea a permis un număr tot mai mare de noi aplicații și cazuri de utilizare care pot folosi microcontrolere combinate cu accelerare AI pentru a facilita controlul inteligent. Aceste microcontrolere activate de AI oferă o combinație unică de capabilitate DSP pentru calcul și învățare automată (ML) pentru inferență și sunt utilizate acum în aplicații atât de diverse, cum ar fi detectarea cuvintelor cheie, fuziune de senzori, analiza vibrațiilor și recunoașterea vocii. Microcontrolerele cu performanțe mai ridicate permit aplicații mai complexe în domeniul viziunii și imagisticii, cum ar fi recunoașterea feței, analiza amprentelor digitale și roboții autonomi. Tehnologii AI După cum s-a discutat, AI este tehnologia care permite dispozitivelor IoT să învețe din datele anterioare, să ia decizii și să își ajusteze răspunsurile pe baza unor noi date, toate acestea fără intervenția oamenilor. Iată câteva tehnologii care permit utilizarea inteligenței artificiale în dispozitivele IoT: MACHINE LEARNING (ML) Algoritmii de învățare automată construiesc modele pe baza datelor reprezentative, permițând dispozitivelor să identifice modele în mod automat, fără intervenție umană. Furnizorii de ML oferă algoritmi, API-uri și

instrumente necesare pentru a instrui modele ce pot fi apoi integrate în sistemele embedded. Aceste sisteme încorporate utilizează apoi modelele preinstruite pentru a face inferențe sau predicții pe baza unor noi date de intrare. Exemple de aplicații sunt hub-uri de senzori, detectare cuvinte cheie, întreținere predictivă și clasificare. DEEP LEARNING Învățarea profundă este o formă de învățare automată care instruiește un sistem prin utilizarea mai multor straturi ale unei rețele neuronale pentru a extrage progresiv caracteristici și informații de nivel superior din date de intrare complexe. Învățarea profundă funcționează cu date de intrare foarte mari, diverse și complexe și permite sistemelor să învețe iterativ, îmbunătățind rezultatul la fiecare pas. Exemple de aplicații care utilizează învățarea profundă sunt procesarea imaginilor, chatbots (entitate artificială conversațională) pentru serviciul de relații cu clienții și recunoașterea fețelor. NATURAL LANGUAGE PROCESSING (NLP) Procesarea limbajului natural este o ramură a inteligenței artificiale care se ocupă de interacțiunea dintre sisteme și oameni folosind limbajul natural. NLP ajută sistemele să înțeleagă și să interpreteze limbajul uman (text sau vorbire) și să ia decizii pe baza acestuia. Exemple de aplicații sunt sistemele de recunoaștere a vorbirii, traducerea automată și dactilografierea predictivă. COMPUTER VISION Viziunea automată/computerizată este un domeniu al inteligenței artificiale care instruiește mașinile să colecteze, să interpreteze și să înțeleagă date de imagine și să ia măsuri pe baza acestor date. Mașinile colectează imagini/video digitale de la camerele de luat vederi, utilizează modele de învățare profundă și instrumente de analiză a imaginilor pentru a identifica și clasifica cu precizie obiectele și pentru a acționa pe baza a ceea ce “văd”. Exemple: detectarea defecțiunilor pe linia de asamblare în producție, diagnosticarea medicală, recunoașterea fețelor în magazinele de vânzare cu amănuntul și testarea mașinilor fără șofer. Electronica • Azi nr. 9 (259)/2021


ANALIZĂ | AIoT edge implementată pe microcontrolere

AIoT bazată pe microcontrolere În trecut, AI era apanajul microprocesoarelor (MPU) și al unităților de procesare grafică (GPU) cu nuclee CPU puternice, resurse de memorie mari și conectivitate în cloud pentru analiză. În ultimii ani însă, odată cu tendința de extindere a inteligenței la periferie, observăm cum microcontrolerele încep să fie utilizate în aplicații AIoT embedded. Mutarea către margine este determinată de considerente legate de latență și de costuri și implică mutarea calculului mai aproape de date. Inteligența artificială implementată pe dispozitivele IoT bazate pe microcontroler permite luarea de decizii în timp real și un răspuns mai rapid la evenimente, având ca avantaje cerințe mai mici de lățime de bandă, consum redus de putere, latență mai mică, costuri mai mici și securitate mai mare. AIoT este susținută de capabilitatea de calcul mai mare a microcontrolerelor recente, precum și de disponibilitatea unor structuri de rețele neuronale (NN – neural network) mai potrivite pentru microcontrolerele cu resurse limitate, care sunt utilizate în aceste dispozitive terminale.

cu valorile așteptate cunoscute pentru a evalua eroarea modelului. Procesul de instruire implică rafinarea sau ajustarea ponderilor și polarizărilor fiecărui strat al rețelei la fiecare iterație, folosind un proces numit ‘backpropagation’ (retropropagare), până când ieșirea rețelei se corelează îndeaproape cu valorile așteptate. Cu alte cuvinte, rețeaua “învață” iterativ din setul de date de intrare și îmbunătățește progresiv precizia predicției de ieșire. Instruirea rețelei neuronale necesită performanțe de calcul și memorie foarte ridicate și se realizează, de obicei, în cloud. După instruire, acest model NN preinstruit este încorporat în microcontroler și utilizat ca motor de inferență pentru noile date primite, pe baza instruirii sale. Această generare a inferenței necesită o performanță de calcul mult mai mică decât antrenarea modelului și, prin urmare, este potrivită pentru un microcontroler. Ponderile acestui model NN preinstruit sunt fixe și pot fi plasate în memoria flash, reducând astfel cantitatea de memorie SRAM necesară și făcându-l potrivit pentru microcontrolerele cu resurse mai limitate.

Optimizarea modelului NN și implementarea pe microcontroler se realizează cu ajutorul instrumentelor livrate de furnizorul de AI și de producătorul microcontrolerului. Inferențierea se realizează pe microcontroler folosind modelul NN preinstruit. Prima etapă a procesului se realizează complet offline și presupune colectarea unei cantități mari de date de la dispozitivul terminal sau de la aplicație, care este apoi utilizată pentru a instrui modelul NN. Topologia modelului este definită de către dezvoltatorul AI pentru a utiliza cât mai bine datele disponibile și pentru a furniza rezultatul necesar pentru aplicația respectivă. Instruirea modelului NN se face prin trecerea iterativă a seturilor de date prin model, cu scopul de a minimiza continuu eroarea la ieșirea modelului. Există instrumente disponibile în cadrul NN care pot ajuta în acest proces. În cea de-a doua etapă, aceste modele preinstruite, optimizate pentru anumite funcții, cum ar fi detectarea cuvintelor cheie sau recunoașterea vorbirii, sunt convertite întrun format adecvat pentru microcontrolere.

Figura 1: Instruirea și inferența rețelei neuronale. © Renesas

O rețea neuronală este o colecție de noduri, dispuse în straturi care primesc informații de intrare de la un strat anterior și generează o ieșire care este calculată dintr-o sumă ponderată și polarizată a intrărilor. Această ieșire este transmisă stratului următor de-a lungul tuturor conexiunilor sale de ieșire. În timpul instruirii, datele de instruire sunt introduse în primul strat sau în stratul de intrare al rețelei, iar ieșirea din fiecare strat este transmisă la următorul. Ultimul strat sau stratul de ieșire generează predicțiile modelului, care sunt comparate www.electronica-azi.ro

Implementarea pe microcontrolere Implementarea AIoT pe microcontrolere presupune câțiva pași. Cea mai frecventă abordare constă în utilizarea uneia dintre structurile de rețele neuronale (NN) disponibile, cum ar fi Caffe sau Tensorflow Lite, potrivite pentru soluții de dispozitive terminale bazate pe microcontroler. Instruirea modelului NN pentru învățare automată se face în cloud de către specialiști în AI, folosind instrumente oferite de furnizorii de AI.

Primul pas în acest proces este convertirea într-un fișier 'flat buffer' (n.red.: o bibliotecă software) cu ajutorul unui convertor AI. Opțional, acesta poate fi rulat prin cuantificator, pentru a reduce dimensiunea și a-l optimiza pentru microcontroler. Acest fișier flat buffer este apoi convertit în cod C și transferat către microcontrolerul țintă ca fișier executabil. Microcontrolerul, echipat cu modelul AI încorporat preinstruit, poate fi acum integrat în dispozitivul final. ⮞

21


AIoT ⮞ Atunci când intră date noi, acestea sunt rulate prin model și se generează o inferență pe baza instruirii. Atunci când apar noi tipuri de date, modelul NN poate fi trimis înapoi în cloud pentru reinstruire, iar noul model reinstruit poate fi programat pe microcontroler, eventual prin actualizări de firmware OTA. Există două moduri diferite în care poate fi arhitecturizată o soluție de inteligență artificială bazată pe microcontroler. În scopul acestei discuții, presupunem utilizarea nucleelor Arm Cortex-M în microcontrolerele țintă. În prima metodă, modelul NN convertit este executat în nucleul CPU Cortex-M și este accelerat cu ajutorul bibliotecilor CMSIS-NN. Aceasta este o configurație simplă, care poate fi gestionată fără accelerare hardware suplimentară și este potrivită pentru aplicațiile AI mai simple, cum ar fi identificarea cuvintelor cheie, analiza vibrațiilor și hub-urile de senzori.

Aceste metode arată doar câteva modalități de încorporare a AI în dispozitivele bazate pe microcontroler. Pe măsură ce microcontrolerele împing limitele de performanță la niveluri mai ridicate, mai apropiate de cele așteptate de la microprocesoare, sperăm să ajungem să vedem capabilități complete de inteligență artificială, inclusiv algoritmi ușori de învățare și de inferență, integrate direct în microcontrolere. Renesas și AI Renesas dispune de o familie cuprinzătoare de microcontrolere bazate pe Arm, familia RA, aceasta fiind capabilă să ruleze aplicații de inteligență artificială. Toate microcontrolerele din familia RA suportă nuclee Arm Cortex-M și un set bogat de caracteristici care include memorie Flash și SRAM on-chip și periferice pentru comunicații seriale, Ethernet, funcții grafice/ HMI și analogice.

Caffe dezvoltat de UC Berkeley și TensorFlow de la Google. Aceasta utilizează Deep Neural Network (DNN), o rețea multistrat, deosebit de potrivită pentru aplicații care implică clasificarea imaginilor, recunoașterea vocii sau procesarea limbajului natural. Instrumentele Renesas e-AI încorporate în mediul de dezvoltare integrat e2 studio convertesc modelul NN într-o formă (bazată pe C/C++) ce poate fi utilizată de microcontroler și ajută la implementarea modelului NN preinstruit pe microcontrolerul țintă. Acest microcontroler activat de AI poate fi acum integrat în dispozitive terminale IoT. Viitorul înseamnă AI la marginea rețelei Implementarea AI pe microcontrolere cu resurse limitate va crește exponențial în viitor și vom continua să asistăm la apariția unor noi aplicații și cazuri de utilizare pe măsură ce microcontrolerele vor depăși limitele de performanță și vor estompa

Figura 2: Implementarea AI pe microcontrolere folosind modele preinstruite offline. © Renesas

O opțiune mai sofisticată și mai performantă presupune includerea unui accelerator NN sau a unui hardware de tip Micro Neural Processing Unit (u-NPU) în microcontroler. Aceste u-NPU accelerează învățarea automată în dispozitivele terminale IoT cu resurse limitate și ar putea suporta compresia care poate reduce puterea și dimensiunea modelului. Ele suportă operatori care pot executa integral majoritatea rețelelor NN uzuale pentru procesarea audio, recunoașterea vorbirii, clasificarea imaginilor și detectarea obiectelor. Rețelele care nu sunt suportate de u-NPU pot fi transferate în nucleul principal al procesorului fiind accelerate de bibliotecile CMSIS-NN. În această metodă, modelul NN este executat în u-NPU.

22

De asemenea, acestea suportă securitate avansată cu criptografie simetrică și asimetrică, stocare imuabilă, izolare a activelor de securitate și rezistență la falsificare. Renesas colaborează îndeaproape cu partenerii din ecosistem pentru a aduce soluții AI end-to-end în domeniul analizei predictive, al aplicațiilor de viziune și al aplicațiilor vocale, printre altele. Aceste noi tehnologii AIoT au deschis noi oportunități semnificative pentru microcontrolerele Renesas. Aplicațiile care utilizează aceste capabilități acoperă segmente de piață precum automatizarea industrială, locuințe inteligente, automatizarea clădirilor, sănătate și agricultură. Soluția “e-AI” (embedded AI) de la Renesas utilizează ambele modele NN populare,

linia de demarcație dintre microcontrolere și microprocesoare, iar modelele NN din ce în ce mai “subțiri”, potrivite pentru dispozitive cu resurse limitate, vor deveni disponibile. În viitor, odată cu îmbunătățirea performanțelor microcontrolerelor, vom asista probabil la implementarea unor algoritmi de învățare ușori, pe lângă inferență, care să fie executați direct pe microcontroler. Acest lucru va deschide noi piețe și aplicații pentru producătorii de microcontrolere și va deveni un domeniu de investiții importante pentru aceștia. ►Renesas Electronics

www.renesas.com

Electronica • Azi nr. 9 (259)/2021


Un nou studiu realizat de Farnell evidențiază cererea de SBC-uri ieftine pentru aplicații industriale și IoT Un nou studiu realizat de Farnell, o companie Avnet și distribuitor global de componente, produse și soluții electronice, evidențiază faptul că modulele SBC (Single Board Computers) ieftine au devenit în prezent instrumente valoroase în toate etapele de dezvoltare și fabricare a noilor produse. Aproximativ 50% dintre inginerii profesioniști intervievați folosesc SBC-uri pentru aplicații industriale și Internetul Lucrurilor (IoT).

Raspberry Pi este cea mai populară placă, 44% dintre utilizatorii profesioniști preferând-o în locul altor SBC-uri. Arduino s-a clasat pe locul al doilea (28%), iar Beagleboard pe locul al treilea (6%). Sondajul precizează, de asemenea, că utilizatorii de Raspberry Pi sunt cei mai loiali și este mai puțin probabil să folosească un alt SBC decât inginerii care au preferat un alt produs. SBC-urile sunt folosite în toate etapele de dezvoltare și producție a produselor, 23% dintre respondenți utilizând SBC-uri pentru verificarea proiectului, iar 35% pentru realizarea de prototipuri. Pentru 22% dintre respondenți, SBC-urile low-cost sunt utilizate în unități de producție, aproximativ 20% dintre aceste produse sunt fabricate în volume de 5 000 de unități, sau mai mult, pe an, iar 20% sunt utilizate pentru dezvoltarea de echipamente de test sau pentru activități de testare. Sondajul global s-a desfășurat în perioada Martie - Mai 2021 și a primit aproape 1.500 de răspunsuri de la ingineri, proiectanți și producători profesioniști care lucrează în domeniul SBC. Două treimi dintre respondenți (75%) sunt utilizatori profesioniști și doar un sfert dintre aceștia sunt pasionați sau producători (25%). Alte concluzii cheie ale sondajului includ: • Utilizarea Raspberry Pi și Arduino au o cotă de piață similară în cazul producătorilor, ceea ce sugerează că inginerilor le place să utilizeze la locul de muncă o platformă cu care sunt familiarizați din proiectele de acasă. • Aproximativ 24% dintre profesioniști își construiesc propriile plăci pentru a le utiliza cu SBC-uri, ceea ce demonstrează avantajele oferite de o platformă de calcul standard cu o interfață I/O personalizată pentru multe aplicații. • Reducerea timpului de lansare pe piață este un obiectiv cheie pentru profesioniști, ușurința de utilizare și familiaritatea fiind priorități de top. • Doar 20% dintre ingineri folosesc inteligența artificială (AI) și învățarea automată în aplicațiile lor SBC. • Inteligența artificială de înaltă performanță și mai multă memorie au fost cele mai frecvente solicitări pentru îmbunătățirea SBC-urilor. • Ecranele tactile sunt, de departe, cel mai popular accesoriu, însă camerele foto și kiturile pentru îmbunătățirea alimentării prin intermediul bateriei sau al panourilor solare sunt, de asemenea, la mare căutare. Clienții pot accesa întreaga gamă de SBC-uri vizitând Farnell în EMEA, element14 în APAC și Newark în America de Nord. ►Farnell | https://ro.farnell.com www.electronica-azi.ro

Farnell semnează un nou acord de distribuție cu IGS Farnell a semnat un nou acord de distribuție cu Intelligent Group Solutions (IGS) pentru a-și îmbunătăți gama de soluții specializate pentru iluminat cu LED-uri. Clienții Farnell au acum acces la cele mai noi produse optoelectronice și componente de iluminat cu LED-uri, care oferă lumină vizibilă albă și colorată, lumină infraroșie și ultravioletă (UV) de la Intelligent LED Solutions (ILS), o divizie a IGS. ILS este un producător de top de module LED care pot fi utilizate ca produse de sine stătătoare sau pentru a permite inginerilor să introducă rapid cea mai recentă tehnologie LED în produsele finale. Marea majoritate a modulelor LED prezintă un substrat din aluminiu pentru un management termic optim și pot fi utilizate într-o mare varietate de aplicații. Gama de produse ILS disponibile acum la Farnell include: • OSLON® UV 3636 1 LEDiL Selector Board permite inginerilor proiectanți care lucrează cu LED-ul OSLON® UV 3636 de la OSRAM Opto Semiconductors să selecteze cu ușurință produsele asociate atunci când dezvoltă sisteme de iluminat. Această placă a fost proiectată pentru a funcționa cu diverse produse optice din siliciu de la LEDiL. Este dotată cu conectori push-in pentru o utilizare ușoară și are găuri preforate pentru montarea radiatorului. Fiind o sursă de lumină compactă și puternică, LED-ul OSLON® UV 3636 a fost proiectat pentru iluminarea echipamentelor, dezinfectarea aerului cu UV-C, dezinfectarea suprafețelor cu UV-C, dezinfectarea apei cu UV-C, precum și pentru aplicații de detectare a fumului, prafului și particulelor. • PowerStar OSLON® Square conține unul dintre cele mai compacte LED-uri de mare putere de 2W din lume, cu rezistență termică extrem de scăzută, eficiență ridicată, fiabilitate și rezistență la coroziune. Cea mai recentă generație a PowerStar OSLON® Square are un unghi de vizualizare de 120 grade, dar oferă performanțe sporite și un model de radiație îmbunătățit datorită creșterii dimensiunii lentilei de siliciu. Este potrivit pentru iluminatul general, iluminatul punctual, iluminatul de lucru, iluminatul decorativ, aplicațiile de iluminat pentru retail și divertisment. • OSLON® Black 4 PowerStar IR este perfect pentru inginerii proiectanți care lucrează cu lumină infraroșie și oferă toate avantajele gamei PowerStar de la ILS. Dispunând de patru LED-uri IR, modulul este potrivit pentru aplicațiile care necesită iluminare IR de mare putere într-un spațiu compact, cum ar fi sistemele de supraveghere, iluminarea în infraroșu pentru camere, aplicațiile de viziune artificială, lumina de supraveghere nocturnă și sistemele de asistență pentru șoferi. LED-urile din seria OSLON® Black de la OSRAM Opto Semiconductors sunt cele mai mici LED-uri cu infraroșu din prezent, oferind o putere optică de peste 1 watt. Gama de module LED de la ILS este acum disponibilă la Farnell în EMEA și element14 în APAC. ►Farnell | https://ro.farnell.com

23


SISTEME EMBEDDED

Linux în timp real? Autor: Tim Morin, Director, Marketing strategic Microchip Technology Inc. Este un titlu atrăgător, dar ce înseamnă? Definiția unui sistem în timp real, în forma sa cea mai simplă, este un sistem care se execută în mod determinist și periodic. Determinismul este o cerință de prim ordin pentru sistemele în timp real, deoarece acestea sunt, în general, mașini de control. Nu doriți ca mașina voastră de găurit cu comandă numerică să se deplaseze din punctul A în punctul B în 10 milisecunde (ms) Marți și să efectueze aceeași operațiune în 20 ms Miercuri. De asemenea, sistemul de control al zborului unui pilot ar trebui să

(MMU) în vederea virtualizării memoriei fizice pentru dezvoltatorul aplicației. Procesoarele care încorporează o unitate MMU includ, de asemenea, cel puțin o memorie cache L1 și, în majoritatea cazurilor, o memorie cache L2. Memoria cache și determinismul sunt ortogonale între ele, după cum se observă în figura 3. Aici, se poate vedea că ratările L1 sau L2 vor introduce un jitter de execuție prin blocarea pipeline-ului de execuție în timp ce liniile de cache sunt pline. O memorie cache mai mare poate reduce frecvența ratărilor din memoria cache,

ramificațiilor care au legătură cu istoricul execuției codului principal al aplicației, nu cu istoricul execuției ISR în sine. Acest lucru va avea ca rezultat o blocare a pipeline-ului în cadrul ISR, ceea ce duce la un timp de execuție variabil de la ISR la ISR. Utilizarea unui procesor care permite utilizatorului să dezactiveze predictorul de ramificații oferă dezvoltatorului aplicației controlul asupra locului și modului în care determinismul este aplicat în sistem. Pentru un determinism la nivelul întregii aplicații, puteți dezactiva complet predictorii de ramificație. Bineînțeles, predictorii de ramificație sunt puși în aplicare pentru a crește performanța, astfel încât dezactivarea lor va reduce performanța.

Figura 1: Exemplu de execuție deterministă.

Figura 2: Timpi de execuție variabili ai rutinei de tratare a întreruperilor (ISR).

Figura 3: Ratările L1 și L2 din cache afectează determinismul. controleze suprafețele de zbor exact în același mod, de fiecare dată, în toate condițiile. Figura 1 ilustrează un sistem determinist. Întreruperile periodice se declanșează, iar rutina de tratare a întreruperilor gestionează codul critic din punct de vedere al timpului. Timpul de execuție al acestui cod trebuie să fie determinist, pentru a nu ajunge la un sistem care se comportă, ca în figura 2, unde actualizările hardware-ului apar aleatoriu în timp. Există, de asemenea, necesitatea de a aduce resursele oferite de Linux și tot ceea ce înseamnă middleware asociat la sistemele controlate de hardware. Linux necesită o unitate de management a memoriei

24

Figura 4: Arhitectura PolarFire SoC.

Figura 5: Execuție deterministă cu LIM-uri și TIM-uri.

dar nu le elimină complet. (n. red. pipeline: conductă sau bandă de asamblare). La procesoarele care pot rula Linux, o sursă suplimentară de jitter de execuție este predictorul de ramificații. Nucleele procesoarelor includ un predictor de ramificații pentru a crește performanța la nivel de aplicație. Indiferent de implementare, ramificațiile sunt anticipate și uneori ratate. Atunci când se produce ratarea, pipeline-ul este golit. Ratările duc la un comportament de execuție nedeterminist. În timpul unei rutine de tratare a întreruperii (Interrupt Service Routine - ISR), tabelele cu istoricul ramificațiilor utilizate în predictor au un istoric al

Introducere în arhitectura RISC-V PolarFire SoC FPGA Există procesoare care pot rula Linux, dar nu pot executa codul în mod determinist și există procesoare care pot executa codul în mod determinist, dar nu pot rula Linux. Nu ar fi frumos să aveți în setul de instrumente embedded o arhitectură care să le poată suporta pe amândouă? Recent anunțata arhitectură FPGA SoC bazată pe RISC-V pentru SoC PolarFire de la Microchip face exact acest lucru. Figura 4 conține patru nuclee RV64GC RISC-V pe 64-biți, care pot rula Linux și un nucleu (RV64IMAC) care nu poate rula Linux. Electronica • Azi nr. 9 (259)/2021


LABORATOR | Arhitectura RISC-V PolarFire SoC FPGA

Cu alte cuvinte, RV64IMAC nu conține un MMU, iar cele patru nuclee RV64GC conțin un MMU. Diferențele dintre seturile de instrucțiuni ale RV64IMAC și RV64GC sunt simple; RV64GC conține o unitate în virgulă mobilă cu dublă precizie. Pentru a crește nivelul de determinism în cadrul arhitecturii, utilizatorul poate dezactiva predictorul de ramificații în orice nucleu, fie după pornire, fie în timpul unui ISR. În plus, pentru toate cele cinci nuclee au fost alese pipeline-uri ordonate pentru a crește determinismul și pentru a evita atacurile Spectre și Meltdown pe mașinile care funcționează în altă ordine. Până acum, am discutat doar despre determinism referitor la nucleele CPU. Codul trebuie să se execute din memorie, așa că haideți să discutăm despre subsistemul de memorie din PolarFire SoC. În primul rând, tot spațiul de memorie din PolarFire SoC este coerent. Coerența este definită astfel: orice memorie care are mai multe copii ale datelor este gestionată de managerul de coerență, iar orice memorie care conține o singură copie a datelor este prin natura sa coerentă, deoarece nu există alte copii în ierarhia de memorie. PolarFire SoC are trei subsisteme de memorie: L1, L2 și L3. Subsistemul de memorie L3 integrează un controler de memorie LPDDR3/LPDDR4 și DDR3/DDR4 pe 36-biți. Cei 4 biți suplimentari sunt pentru adăugarea SECEDED la subsistemul de memorie L3 extern.

întotdeauna o singură cale de cache pentru I$TIM și D$TIM. Nucleul RV64IMAC Monitor are un set asociativ I$TIM de 16 KB cu două căi și un DTIM de 8 KB. DTIM este o memorie de date de tip scratchpad din care se poate executa codul. Toate funcționalitățile L1 TIM oferă acces determinist cu latență redusă și sunt capabile să corecteze o singură eroare și să detecteze două erori (SECDED). Subsistemul de memorie L2 Subsistemul de memorie L2 are o dimensiune de 2 MB cu capacitate SECDED și poate fi configurat în trei moduri diferite. O memorie cache asociativă cu set de 16 căi, o memorie LIM (Loosely Integrated Memory) și o memorie scratchpad. Memoria LIM poate fi fixată pe un procesor și poate fi dimensionată în căi de memorie cache - cu alte cuvinte, LIM-urile pot fi construite în pachete de 128 KB (căi) și pot fi alocate cu acces exclusiv la un procesor. Configurat ca LIM, subsistemul de memorie L2 oferă acces determinist la nucleul pe care este fixat și este coerent, deoarece nu sunt partajate alte copii cu subsistemul de memorie L1 și L3. LIM este ideală pentru executarea deterministă a codului atât în aplicația principală, cât și în ISR-uri. Figura 5 ilustrează un sistem determinist atunci când subsistemul de memorie L2 este configurat ca un LIM, iar L1 sunt configurate ca TIM-uri. Din păcate, din cauza predicției greșite a

Figura 6: Efectul predictorului de ramificație asupra determinismului.

www.electronica-azi.ro

Ca și LIM, memoria scratchpad poate fi configurată în pachete de 128 KB (căi) și atribuită nucleelor CPU. Memoria scratchpad este ideală ca resursă de memorie partajată între procesorul care execută codul din LIM și procesoarele care execută codul din subsistemul de memorie L1/L2 și L3 (de obicei Linux). În cazul în care aplicația RV64IMAC scrie date în memoria de tip scratchpad, iar o copie a acelei locații de memorie există în altă parte în subsistemul de memorie L1/L2/L3, managerul de coerență va garanta coerența. În acest fel, o aplicație în timp real poate partaja date în mod coerent cu o aplicație care rulează în spațiul utilizatorului pe Linux. Figura 8 reprezintă o configurație posibilă a subsistemului microprocesorului PolarFire SoC. În această configurație, RV64IMAC deservește funcția de timp real, în timp ce RV64GC rulează Linux. Dacă funcția în timp real are nevoie de performanță în virgulă mobilă, RV64GC ar putea servi în acest scop, deoarece predictorii de ramificație pot fi dezactivați, iar subsistemul de memorie L1 poate fi configurat ca un TIM.

Figura 7: Comportament determinist.

Figura 8: Trecerea coerentă a mesajelor. Subsistemul de memorie L1 Cele patru nuclee de aplicație RV64GC au fiecare un set de 8 căi asociate I$TIM de 32 KB și un set de 8 căi asociate D$TIM de 32 KB. I$ echivalează cu un cache de instrucțiuni, iar TIM semnifică - Tightly Integrated Memory. I$TIM și D$TIM sunt configurabile de către utilizator, cu condiția să existe

După cum puteți vedea, în timp, execuția pentru ISR variază. Figura 7 ne oferă determinismul pe care îl căutam prin dezactivarea predictorilor de ramificație.

predictorilor de ramificație, variabilitatea timpului de execuție a ISR există în continuare, chiar dacă L2 este configurat ca LIM. Figura 6 prezintă o aplicație care se execută atunci când L1 este configurată ca TIM și L2 este configurată ca LIM. Axa orizontală indică întreruperile, iar accesul vertical indică ciclul de timp în cadrul ISR.

Rezumat Determinismul este o cerință crucială pentru sistemele în timp real. Cu toate acestea, pe piață există procesoare care pot rula Linux, dar nu pot executa codul în mod determinist iar altele, care pot executa codul în mod determinist, dar nu pot rula Linux. SoC PolarFire dispune de un subsistem de memorie unic și flexibil care permite aplicațiilor hardware de timp real și aplicațiilor Linux să coexiste într-un mod flexibil și coerent. Începeți cu PolarFire SoC de aici: https://www.microsemi.com/product-directory/soc-fpgas/5498-polarfire-soc-fpga#getting-started ►Microchip Technology

www.microchip.com

25


POWER

Materialele semiconductoare cu bandă interzisă largă împing puterea la noi niveluri A fost nevoie de doar un deceniu pentru ca industria electronică să aleagă siliciul ca substrat principal după dezvoltarea inițială a tranzistorului, deschizând astfel calea spre dezvoltarea circuitului integrat (IC). Deși proprietățile sale nu sunt ideale pentru orice aplicație, disponibilitatea sa imediată, ușurința în procesare și performanța au fost suficiente pentru a face din siliciu (ca material) fundația unei industrii care valorează acum aproape jumătate de trilion de dolari în vânzări, în fiecare an.

Autor: Cliff Ortmeyer Global Head of Technical Marketing De-a lungul deceniilor, industria a învățat foarte multe despre proprietățile cristaline ale siliciului, care au fost folosite pentru a menține Legea lui Moore pe drumul cel bun. De exemplu, ingineria prin deformare mecanică a devenit un element important al dezvoltării tranzistorului în urmă cu aproape 20 de ani. Aceasta utilizează straturi de materiale pentru a distorsiona local rețelele cristaline de siliciu cu scopul de a îmbunătăți mobilitatea purtătorilor electrici care trec prin acele canale. O astfel de inginerie a cristalelor a contribuit la reintroducerea în industrie a semiconductorilor care nu sunt din siliciu și a semiconductorilor compuși, care erau considerați prea dificili, scumpi sau fragili pentru a fi utilizați, în ciuda proprietăților lor electrice mai bune.

26

Procesele de fabricație și materialele sunt esențiale pentru progres Nitrura de galiu (GaN), de exemplu, a fost studiată ca material pentru semiconductoare în urmă cu jumătate de secol, dar dispozitivele realizate cu acest material necesitau utilizarea unor substraturi de safir scumpe și fragile. În prezent, peliculele de GaN pot fi dezvoltate în mod fiabil și fără defecte pe suprafața unei plachete de siliciu. Acest lucru a deschis ușa către o gamă tot mai largă de dispozitive de înaltă performanță. În mod similar, îmbunătățirile aduse proceselor de fabricație au permis producția în serie a unor compuși de siliciu, cum ar fi carbura de siliciu (SiC), care este aproape la fel de dură ca diamantul. Atât GaN, cât și SiC sunt materiale semiconductoare care dispun

de benzi interzise între benzile de valență și de conducție de trei ori mai mari decât cele întâlnite la dispozitivele convenționale din siliciu. Acest lucru, precum și alte proprietăți ale acestora, le fac foarte potrivite pentru circuitele de mare putere. Materialele prezintă valori ale câmpului critic de zece ori mai mari decât cele ale dispozitivelor obișnuite din siliciu. Rezultatul este o tensiune de rupere mai mare care poate fi utilizată pentru a reduce dimensiunea și costul tranzistoarelor utilizate în sursele de alimentare și în alte circuite care au nevoie de abilitatea de a controla niveluri ridicate de tensiune și curent. Datorită valorii ridicate a câmpului critic și a tensiunii de rupere, zona de drift a unei diode verticale sau a unui tranzistor poate fi făcută mult mai subțire folosind SiC decât cea a unui dispozitiv din siliciu. Acest lucru nu numai că duce la o reducere a rezistenței ON, ceea ce conduce la pierderi de putere semnificativ mai mici atunci când curentul trece prin dispozitiv, dar duce și la un timp de recuperare mai scurt, deoarece există mai puțini purtători minoritari care trebuie eliminați atunci când, de exemplu, o diodă este polarizată invers. Un dispozitiv fabricat de WeEn Semiconductors precum WNSC021200 are o sarcină recuperată de doar 10nC, mult mai mică decât cea întâlnită la diodele PiN tipice din siliciu.

Electronica • Azi nr. 9 (259)/2021


ANALIZĂ | Avantaje oferite de tehnologiile GaN și SiC

Dimensiunea și mobilitatea ca factori cheie ai aplicațiilor viitoare Pe de altă parte, dimensiunea mai mică a tranzistorului determină reducerea paraziților, cum ar fi capacitanța de poartă și de ieșire. Combinația de efecte se traduce prin frecvențe mai mari în sursele de alimentare în comutație și în circuitele similare. Dispozitivele GaN, de exemplu, pot suporta frecvențe de comutație cu mult peste 1 MHz. La aceste frecvențe, devine posibilă și utilizarea unor componente pasive mai mici, care sunt în general folosite pentru a netezi efectele tranzitorii în comutație. Rezultatul este o sursă de alimentare mai mică și mai eficientă. Furnizori precum Power Integrations au profitat de caracteristicile GaN pentru a construi circuite integrate de comutație pentru surse de alimentare. Un exemplu este INN3276C-H204, un circuit integrat de comutație flyback offline cu switch integrat pe partea primară, care se potrivește aplicațiilor de încărcare a bateriilor la putere constantă. Dispozitivul suportă o putere de ieșire de până la 35W; alte produse din familia PowiGaN a companiei pot suporta puteri de ieșire de până la 100W fără a fi nevoie de un radiator.

Un alt atribut al GaN este mobilitatea purtătorilor, care este cu aproape 40% mai mare decât cea din siliciu. Mobilitatea ridicată rezultă din modul în care se formează un gaz de electroni 2D în interfețele dintre materialele componente, o caracteristică intrinsecă a tranzistoarelor cu mobilitate ridicată a electronilor (HEMT – High Electron Mobility Transistors) și care se regăsește în alte materiale, cum ar fi arsenura de galiu (GaAs – Gallium Arsenide). Această caracteristică de mobilitate ridicată a dus la utilizarea aplicațiilor GaN, cum ar fi stațiile de bază, precum și instrumentația științifică. Dispozitivele de la Nexperia sunt proiectate în mod special pentru acest sector de piață. Dincolo de aplicațiile RF în comunicațiile celulare, există o intersecție tot mai mare între proiectarea RF și furnizarea de putere într-un domeniu în plină ascensiune – încărcarea wireless. Standardul AirFuel, de exemplu, prevede o frecvență de transmisie de 6,78 MHz. Dispozitive precum tranzistoarele de putere CoolGaN de la compania Infineon Technologies sunt foarte potrivite pentru topologiile de amplificare de clasă D și E care sunt utilizate în aceste aplicații. www.electronica-azi.ro

Abilitatea tehnologiei SiC de a suporta frecvențe de comutație mai mari decât cele ale siliciului a dus la utilizarea acesteia în echipamentele medicale de înaltă tensiune, cum ar fi aparatele cu raze X, printre alte aplicații de gestionare a puterii. Comutația aproape instantanee suportată de MOSFETurile SiC, cum ar fi cele din familia SCT3 de la ROHM, este sporită în seria xR de configurația cu patru- pini a capsulei sale TO-247 modificate. Acest design este utilizat în componente precum SCT3060ARC14, un MOSFET de 39A, 650V, cu scopul de a reduce pierderile de comutație cu până la 35% în comparație cu configurațiile convenționale ale capsulelor cu trei- pini. Utilizarea unei conexiuni a driverului de sursă, separată de cea a driverului de poartă, ajută la minimizarea inductanței parazite, care poate fi utilizată pentru a crește viteza de comutație a circuitului. Un alt beneficiu cheie al acestor materiale semiconductoare cu bandă interzisă largă constă în abilitatea lor de a opera la temperaturi ridicate, aspect care atrage beneficii suplimentare în ceea ce privește dimensiunea și costurile. De exemplu, tranzistoarele nu au nevoie de radiatoare mari pentru a disipa căldura, lucru de care au nevoie MOSFET-urile din siliciu pentru a nu suferi pierderi din cauza rezistenței ON mai mari la temperaturi ridicate. SiC merge mai departe decât GaN prin faptul că oferă posibilitatea de a opera în condiții în care dispozitivele din siliciu nu o pot face. Acest lucru a permis ca SiC să devină o alegere din ce în ce mai populară pentru circuitele din aplicațiile auto, militare și de foraj: acestea pot fi montate aproape de camera motorului, lângă frâne sau capetele de foraj și vor fi în continuare funcționale atunci când temperaturile ating 200°C. Pentru a suporta temperaturile mai ridicate, aceste dispozitive sunt adesea livrate sub formă de ‘bare-chip’ pentru a fi integrate în capsule special create pentru temperaturi ridicate. Cu toate acestea, multe dintre dispozitivele disponibile în capsule obișnuite, cum ar fi DPAK sau TO-247, fabricate de Genesic Semiconductor, Littelfuse, OnSemi și alții, vor funcționa cu temperaturi de joncțiune de până la 175°C. Control inteligent și implementare optimă a tehnologiilor GaN, SiC și a celor conexe Frecvențele ridicate de comutație permise de materialele semiconductoare cu bandă interzisă largă permit proiectanților să profite de scheme de control noi, cum ar fi conversia matricială. Aceasta utilizează modularea vectorială spațială folosită pentru controlul motoarelor de curent alternativ de înaltă performanță într-o arhitectură care poate fi

implementată pe o gamă mai largă de surse de alimentare, ca alternativă la creșterea ratei de comutație a topologiilor mai convenționale. Performanța driverelor de poartă este la fel de importantă în toate aceste arhitecturi de circuite cu comutare rapidă. Pe lângă fabricarea gamei de dispozitive de putere CoolGaN și a tranzistoarelor și diodelor CoolSiC, Infineon a investit în tehnologii precum EiceDriver – un proiect de driver de poartă care utilizează niveluri ridicate de rejecție a modului comun pentru a permite utilizarea topologiilor neizolate într-o gamă mai largă de aplicații, ceea ce reduce costurile BoM.

Nevoia de control inteligent stimulează dezvoltarea de dispozitive de putere înalt integrate care reunesc microcontrolere și tranzistoare de putere, profitând de progresele înregistrate în producția de sisteme în pachet (SIP – System-in-Package). STMicroelectronics a anunțat recent inițiativa STi2GaN. Aceasta plasează etajele de putere GaN și logica de control implementată folosind BCD (Bipolar-CMOS-DMOS) împreună cu circuitele de comandă și de izolare, toate într-un singur SIP. Cuplarea strânsă a acestor elemente de circuit ajută la împingerea proiectelor de surse de putere mai departe în domeniul megahertzi, precum și la reducerea spațiului total al plăcii de circuit, ceea ce devine important în proiectele de automobile electrice, unde multe elemente trebuie asamblate în paralel, precum și în încărcătoarele de baterii pentru consumatori. Pe măsură ce se îmbunătățește înțelegerea de către industrie a materialelor cu bandă interzisă largă, integrarea cu circuitele de siliciu va conduce la o serie de aplicații. Este ușor de înțeles de ce acestea înlocuiesc dispozitivele mai convenționale din siliciu în multe domenii. Un distribuitor tehnic cu experiență, precum Farnell, poate ghida inginerii cu privire la domeniile în care GaN, SiC și tehnologiile conexe pot fi utilizate cel mai bine și la modul în care foile de parcurs ale producătorilor de dispozitive evoluează pentru a le împinge în noi aplicații. ► Farnell

https://ro.farnell.com

27


5G În contextul multor așteptări, primele servicii de rețea 5G au fost lansate chiar la sfârșitul anului 2018. La nivel mondial, implementarea acestei tehnologii revoluționare se desfășoară în ritm accelerat, majoritatea operatorilor propunând un anumit nivel de servicii 5G pentru piețele lor. În această serie de articole, analizăm mai îndeaproape 5G, în ce fel diferă de generațiile anterioare de rețele wireless, ce se așteaptă și cum se va livra? Seria de patru articole (dintre care primele două sunt publicate în această ediție), abordează pe larg subiectul 5G, tehnologiile pe care le va permite, impactul pe care îl va avea asupra sectorului industrial și al autovehiculelor și modul în care puteți integra 5G în următorul vostru proiect. Iată titlurile celor patru articole: • Care este adevărata promisiune a 5G? • Care sunt avantajele 5G pentru aplicațiile industriale? • Mașina conectată va stimula implementarea 5G • 5G în următorul vostru proiect?

Care este adevărata promisiune a 5G? Tehnologia 5G este prezentă de aproape 3 ani, timp în care în magazine au apărut telefoane mobile pregătite pentru 5G, iar operatorii au anunțat acoperirea în marile orașe. Dar ce înseamnă acest lucru pentru consumatori și pentru societate în general? S-a scris mult despre promisiunea de transformare a 5G în anii premergători lansării sale – deci unde și cum se respectă această promisiune?

Autor: Mark Patrick Mouser Electronics 5G: mai mult decât telefonia mobilă Specificațiile stricte de performanță pentru 5G au fost definite în 2015 de către UIT (Uniunea Internațională a Telecomunicațiilor), ca răspuns la creșterea exponențială a cererii de lățime de bandă și conectivitate la nivel mondial. Pe de altă parte, aplicații emergente, precum Internetul Lucrurilor (Internet of Things – IoT) și vehiculul autonom, solicitau un volum imens de date pentru rețelele 4G/LTE existente. Astfel, proiectanții rețelei 5G au renunțat la manualul de reguli și au ales o nouă abordare pentru rețeaua de generație următoare. 5G înseamnă mai mult decât telefonie mobilă, deoarece oferă 3 seturi extinse de capabilități pentru a susține o gamă largă de cazuri de utilizare (figura 1). Interfața New Radio (NR) a 5G utilizează tehnologii avansate, precum Multiple-Input MultipleOutput (MIMO), care utilizează emițătoare

28

și receptoare multiple pentru a transmite simultan mai multe date și Beam Steering, concomitent cu frecvențe extrem de înalte în spectrul mmWave, care asigură un debit de până la 100 de ori mai mare (la 10 Gbps) decât rețelele 4G. Densificarea rețelelor suportă cereri extrem de mari de conectivitate și tehnici de calcul cloudedge, care oferă latențe ultra-joase (de ordinul a 1 mSec), necesare pentru multe aplicații emergente. De asemenea, tehnologiile în continuă evoluție LPWA (Low-Power Wide Area) susțin rețelele de senzori de mari dimensiuni întâlnite în sectoare precum agricultura, transportul maritim și orașele inteligente. Arhitectura 5G încorporează o tehnologie, cunoscută sub numele de “network slicing”, care permite operatorilor să combine părți ale rețelelor lor în funcție de cazurile de utilizare specifice ale clienților.

Cum ne va transforma 5G viețile și care sunt aplicațiile cruciale? Cum anume se va ridica 5G la înălțimea așteptărilor? Vitezele mai mari de descărcare de date (download) pot permite o experiență de navigare mai rapidă pe un telefon mobil, dar avantajul obținut din această creștere de performanță va fi probabil scăzut. Impactul real al contribuției 5G, la fel ca în cazul oricărei tehnologii noi, va veni de la aplicațiile care nu au apărut încă, dar câteva exemple preliminare ne oferă o imagine despre ceea ce ne așteaptă. INDUSTRIE 4.0 & VEHICULE AUTONOME Viitoarea dezvoltare atât a fabricii inteligente (Industrie 4.0), cât și a automobilului autonom depinde în mare măsură de 5G. Acestea vor fi discutate mai detaliat în articolele viitoare, dar, succint, cerințele de răspuns în timp real atât ale sistemelor de producție robotizate, cât și ale vehiculelor fără șofer au nevoie de niveluri de latență 5G. AR & VR Tehnologiile de realitate augmentată și virtuală (AR/VR) pot fi utilizate pentru o gamă largă de aplicații, inclusiv cele de mai sus, dar și altele, cum ar fi jocurile, asistența medicală și formarea profesională. Dezvoltatorii pot crea acum aplicații puternice în cloud, valorificând lățimea de bandă și latența 5G pentru a comunica ușor cu dispozitive simplificate aflate “la margine” (edge), precum senzori, controlere etc., reducând semnificativ costurile și complexitatea acestor dispozitive. Electronica • Azi nr. 9 (259)/2021


ANALIZĂ | 5G: Tehnologii / Impact asupra industriei / Proiecte

Figura 1 5G înseamnă mai mult decât telefonie mobilă.

© UIT

IoT Internetul lucrurilor este unul dintre principalii factori care determină explozia cererii de date și va continua să stimuleze multe aplicații emergente care vor fi activate de 5G. Tehnologia mMTC (Massive MachineType Communication) va permite implementarea eficientă pe scară largă a rețelelor de senzori care vor fi din ce în ce mai des întâlnite în aplicațiile industriale, logistice, agricole și în orașele inteligente. Impactul economic al 5G Deși 5G se află în primele etape de implementare, cu multe provocări care trebuie încă depășite, majoritatea analiștilor și comentatorilor din industrie sunt de acord că această tehnologie va acționa ca un stimulent major pentru următorul val de creștere a PIB-ului mondial. www.electronica-azi.ro

Un raport recent comandat pentru GSMA, o asociație comercială care reprezintă interesele operatorilor de rețele mobile la nivel mondial, a concluzionat că 5G va contribui cu 2,2 trilioane de dolari la economia mondială în următorii 15 ani (figura 2), impactul cel mai mare fiind în sectoarele de producție, utilități și servicii profesionale și financiare.

de aplicații actuale și emergente din domenii multiple. Deși abia acum începem să descoperim potențialul acestei tehnologii, fără îndoială că ritmul inovației se va accelera pe măsură ce operatorii vor depăși primele provocări și vor implementa rețele 5G complet funcționale.

© GSMA

TEHNOLOGIE MEDICALĂ Colaborările dintre gigantul în domeniul telecomunicațiilor Ericsson și King's College London (KCL) au evidențiat potențialul 5G de a permite chirurgilor să opereze pacienții de la distanță, folosind tehnici chirurgicale robotice. În același timp, în China, chirurgii au efectuat recent o operație pe creier la un pacient cu boala Parkinson aflat la peste 3.000 km distanță, într-un spital din Beijing.

Figura 2: Impactul estimat al 5G asupra economiei mondiale. Concluzie Este posibil ca 5G să fie printre noi de mai puțin de trei ani, dar chiar și înainte ca prima rețea să fie implementată, așteptările privind abilitatea sa de a impulsiona următorul val de creștere economică erau extrem de mari. Mai mult decât o simplă evoluție a 4G, valoarea reală a 5G va proveni dintr-o gamă largă

Pentru mai multe informații despre tehnologia 5G, vizitați site-ul Mouser “Empowering Innovation Together”: https://www.mouser.com/empowering-innovation/5G ► Mouser Electronics

https://ro.mouser.com Distribuitor autorizat Urmărește-ne pe Twitter

29


5G

Care sunt avantajele 5G pentru aplicațiile industriale? Sectorul producției industriale a fost de mult timp evidențiat ca un potențial adoptator și utilizator al tehnologiei 5G. Acest lucru se bazează în primul rând pe atributele sale de latență redusă, care oferă un nivel de reacție a rețelei necesar pentru aplicațiile de automatizare și control în timp real. În acest articol analizăm 5G în contextul automatizării industriale (IA – Industrial Automation), luăm în considerare unele aplicații emergente și ne întrebăm dacă realitatea va fi pe măsura așteptărilor.

Autor: Mark Patrick Mouser Electronics Tendințe cheie în sectorul producției industriale Conceptul de Industrie 4.0, sau a patra revoluție industrială, a fost dezvoltat inițial de guvernul german. Acesta urmărea să sprijine creșterea PIB-ului prin exporturile de mașini și echipamente fabricate în Germania pe o piață industrială din ce în ce mai competitivă. O piață caracterizată de niveluri sporite de globalizare, urbanizare, individualizare și schimbări demografice.

Multe fabrici sunt constrânse de limitările rețelelor cablate existente care utilizează protocoale de comunicație precum Industrial Ethernet, Profinet și CANbus, acestea conectând diverși senzori, actuatoare și controlere prezente în sistemele de producție automatizate. Aceste soluții cablate generează arhitecturi de control relativ inflexibile, unde chiar și mici modificări ale instalațiilor de producție pot însemna reconfigurări costisitoare și consumatoare de timp. Industria 4.0 are nevoie de comunicații wireless puternice și eficiente, care să poată oferi cerințele de latență, disponibilitate, fluctuație și determinism ale fabricii inteligente. Industria 4.0 are nevoie de 5G!

Figura 1 Industria 4.0 se bazează pe fabrica inteligentă.

Aceste megatendințe au fost amplificate de pandemia actuală și de tulburările care au urmat, subliniind importanța flexibilității operaționale și determinând producătorii să își sporească încrederea în tehnologiile digitale și investițiile în acestea. În centrul Industriei 4.0, se află fabrica inteligentă, care utilizează tehnici de producție flexibile, modulare și versatile pentru a îmbunătăți eficiența, menținând în același timp producția și calitatea (figura 1). Fabrica inteligentă înlocuiește sistemele tradiționale de producție statice și secvențiale cu procese flexibile. Ea combină expertiza umană cu tehnologiile emergente, cum ar fi robotica, inteligența artificială, (AI), calculul cuantic, internetul industrial al lucrurilor, (IIoT), tehnologiile wireless 5G și imprimarea 3D.

30

© Deloitte

Electronica • Azi nr. 9 (259)/2021


ANALIZĂ | 5G: Tehnologii / Impact asupra industriei / Proiecte

Capabilitățile îmbunătățite ale 5G permit crearea unei fabrici inteligente Diferit și eterogen, mediul de producție cuprinde o gamă largă de cazuri de utilizare a automatizării, care se încadrează în 5 categorii: • Automatizarea fabricilor • Automatizarea proceselor • Interfețe om-mașină (HMI) și IT de producție • Logistică și depozitare • Monitorizare și întreținere predictivă

Datorită fiabilității și latenței sale foarte reduse, URLCC (Ultra-Reliable Low-Latency Communication) al 5G oferă acum o alternativă wireless viabilă pentru aceste aplicații și permite utilizarea roboticii în cloud. Realitatea Virtuală, Realitatea Augmentată și Inteligența Artificială (VR/AR/AI) sunt trei tehnologii conexe utilizate din ce în ce mai mult în mediul industrial, în special în domenii precum prototiparea produselor,

Multe dintre aceste cazuri de utilizare necesită o reacție și o latență în timp real, pe care generațiile anterioare de rețele fără fir nu au fost în măsură să le ofere. De asemenea, fabrica este un mediu de operare dificil, cu niveluri ridicate de zgomot electric și interferențe care pun la încercare multe dintre tehnologiile anterioare de comunicații fără fir. Performanțele îmbunătățite ale rețelei 5G (figura 2) pot fi utilizate pentru a rezolva unele dintre aceste probleme, sporind eficiența și flexibilitatea sistemului. Monitorizarea este o funcție-cheie în cadrul fabricii automatizate, iar capabilitatea mMTC a 5G (Massive Machine-Type Communications – comunicații masive de tip mașină) este ideală pentru cerințele rețelelor de senzori fără fir WSN (Wireless Sensor Networks), cu un număr mare de dispozitive conectate, unde durata extinsă de viață a bateriei (de aici și comunicațiile cu consum redus de putere) este o caracteristică esențială pentru a evita lucrările de întreținere care necesită un consum mare de timp. Controlul mișcării și robotica industrială necesită precizie și răspuns în timp real, ceea ce conduce la tendința de a crea rețele sensibile la timp (TSN – Time-Sensitive Networking) pentru soluțiile Ethernet industriale (cu fir). www.electronica-azi.ro

instruirea și mentenanța și învățarea automată. Viteza mare de transfer și latența redusă a 5G permit o procesare reală la marginea cloud-ului, în care calculele cu consum mare de energie pot fi efectuate în cloud cu ajutorul unor dispozitive mai puțin complexe și mai puțin costisitoare, conectate la “margine” (edge), adică la nivelul fabricii. Implementarea 5G presupune provocări, dar și oportunități Implementarea 5G nu este lipsită de provocări. Pentru a asigura protecția investițiilor anterioare, proiectele 5G trebuie să se integreze fără probleme în infrastructura de comunicații existentă. Acoperirea în interior nu a fost niciodată o prioritate pentru operatorii de rețele mobile, (MNO – Mobile Network Operators), iar acest lucru este agravat de caracteristicile de propagare a frecvențelor 5G – în special în fabrici, care au un mediu de radiofrecvență, (RF) dificil. Dezvoltările în domeniul tehnologiilor Open-RAN reduc costul de proprietate al rețelelor 5G RAN (5G Radio Access Networks), ceea ce face ca implementările de rețele nepublice (NPN – Non-Public Network) să devină o opțiune realistă pentru întreprinderi – fie direct, fie prin intermediul unui număr tot mai mare de integratori de sisteme specializate.

© 5G- ACIA

© ZVEI

Figura 2 Capabilitățile de conectare în rețea ale 5G sprijină o gamă largă de cazuri de utilizare industrială.

Autoritățile de reglementare din întreaga lume recunosc importanța NPN în cadrul implementării 5G și pun la dispoziția celor care preferă această opțiune un spectru dedicat și eficient din punct de vedere al costurilor. O rețea NPN poate fi proiectată pentru a satisface nevoile operaționale specifice ale fabricii, dar poate, de asemenea, să combine funcționalitatea rețelei NPN cu cea a rețelei 5G a operatorului local de telefonie mobilă (figura 3). De exemplu, NPN poate fi complet izolată de rețeaua publică, dar poate partaja RAN (Radio Access Network) cu rețeaua publică. De asemenea, poate partaja funcționalitatea RAN și a planului de control (Control Plane) sau, în unele cazuri, poate fi complet găzduită de operatorul de rețea mobilă (MNO).

Figura 3: Partajarea RAN (Radio Access Network) cu rețeaua publică este una dintre cele 4 opțiuni de implementare NPN. Concluzie Nivelurile crescute de automatizare în sectorul industrial au creat o cerere pentru capabilitățile rețelelor 5G. Pe măsură ce duratele de producție se scurtează, iar producătorii reușesc să gestioneze cerințele de personalizare și ritmul așteptat de lansare pe piață, 5G permite flexibilitatea implementărilor wireless fără a compromite capacitatea de procesare sau viteza de reacție. Pentru mai multe informații despre tehnologia 5G, vizitați site-ul Mouser “Empowering Innovation Together”: https://www.mouser.com/empowering-innovation/5G ► Mouser Electronics

https://ro.mouser.com Distribuitor autorizat Urmărește-ne pe Twitter

31


APLICAȚII AUTO

În ce măsură tehnologia A2B și microfoanele digitale permit performanțe superioare în aplicații auto emergente Autori: Ken Waurin, Strategic Marketing Manager la Analog Devices Inc. Dietmar Ruwisch, Senior Audio Technologist la Analog Devices, Inc. Yu Du, Senior Principal Acoustic Engineer la Harman International Industries

Acest articol, referitor la tehnologia Automotive Audio Bus® (A2B®), explică progresele recente înregistrate în domeniul microfoanelor digitale și tehnologiilor de conectivitate. Aceste inovații permit adoptarea rapidă a unor aplicații care schimbă regulile jocului pentru generațiile viitoare de sisteme de infotainment pentru vehicule. Piețe și spectrul aplicațiilor În segmentul electronicelor din habitaclul automobilelor, devine tot mai evident că universul aplicațiilor audio, vocale și acustice se extinde rapid, pe măsură ce producătorii de automobile încearcă să își diferențieze vehiculele de cele ale concurenței. În plus, în condițiile în care consumatorii obișnuiți devin din ce în ce mai versați în domeniul tehnologiei, așteptările lor legate atât de experiența de conducere, cât și de nivelul de interacțiune personală cu vehiculul se extind semnificativ. Sistemele de sunet de calitate ‘home theater’ sunt frecvente în toate categoriile de preț ale vehiculelor și sunt completate, în prezent, de sisteme sofisticate de tip 'hands-free' (HF) și de sisteme de comunicații în mașină (ICC − in-car communications). Mai mult, sistemele de anulare a zgomotului activ și a zgomotului de drum (ANC/RNC), care, în mod tradițional, au fost implementate doar în vehiculele premium de top, își fac loc, acum, în segmentele mai obișnuite și mai accesibile. Privind în viitor, tehnicile audibile sau bazate pe acustică vor deveni o componentă critică în unitățile de

32

control al motorului (ECU − Engine Control Unit) ale vehiculelor autonome de Nivel 4/ Nivel 5, în încercarea acestora de a detecta prezența vehiculelor de urgență. Liantul comun al tuturor acestor aplicații tradiționale și emergente este dependența de tehnologia de detectare acustică de înaltă performanță, cum ar fi microfoanele și accelerometrele. Și, deoarece aproape toate aplicațiile emergente necesită senzori acustici multipli, cum ar fi microfoanele (sau ariile de microfoane), pentru a obține cea mai bună performanță la nivel de sistem, este necesară o tehnologie de interconectare simplă și rentabilă, pentru a se asigura că totalul costurilor sistemului este redus la minimum. În trecut, lipsa unei tehnologii de interconectare optimizate pentru microfoane a reprezentat un punct de dificultate semnificativ pentru producătorii de automobile, deoarece fiecare microfon trebuia să fie conectat direct la unitatea de procesare folosind un cablu analogic ecranat scump și greu. Aceste costuri suplimentare − în primul rând în ceea ce privește cablarea propriuzisă, iar în al doilea rând în ceea ce privește

greutatea suplimentară precum și reducerea eficienței consumului de combustibil − au împiedicat, în multe cazuri, adoptarea pe scară largă a acestor aplicații sau cel puțin le-au limitat doar la segmentele super-premium. Progresele recente în ceea ce privește atât microfonul digital, cât și tehnologiile de conectivitate se dovedesc a fi factori favorizanți pentru adoptarea rapidă a aplicațiilor de schimbare a jocului în viitoarele generații de sisteme de infotainment pentru vehicule. Tehnologia A2B va face diferența. Microfoane analogice tradiționale IMPLEMENTĂRI ȘI LIMITĂRI Utilizarea unui telefon mobil în timpul condusului unui vehicul este interzisă în majoritatea țărilor, în timp ce dispozitivele hands-free cu Bluetooth® au devenit echipamente standard în aproape toate vehiculele. Este disponibilă o gamă largă de soluții hands-free, de la simple unități de sine stătătoare care conțin un difuzor și un microfon până la soluții avansate complet integrate în sistemul de infotainment al vehiculului. Până de curând, majoritatea sistemelor hands-free erau implementate într-un mod foarte asemănător. Electronica • Azi nr. 9 (259)/2021


ANALIZĂ | Tehnologia A2B

Acestea erau compuse dintr-un singur microfon (rareori două), iar tehnologia asociată microfonului era de tipul microfonului cu condensator electret (ECM), vechi de 50 de ani. Calitatea vocii transmise era adesea nesatisfăcătoare, în special în cazul unităților simple și autonome, unde distanța dintre microfon și gura vorbitorului putea fi destul de mare. Calitatea comunicației ar putea fi îmbunătățită dacă microfonul ar fi montat cât mai aproape posibil de gură (de exemplu, în plafonul vehiculului). Totodată, în acest caz, ambele scaune din față necesită microfoane individuale, dacă se dorește ca șoferul și pasagerul să fie susținuți în mod egal. Un ECM tipic pentru automobile este un dispozitiv care combină o capsulă ECM cu un mic circuit amplificator într-o singură carcasă. Amplificatorul livrează un semnal analogic cu un nivel de tensiune care permite transportul pe cabluri cu o lungime de câțiva metri, așa cum este necesar în instalațiile tipice pentru automobile. Fără amplificare, semnalul ECM original ar fi prea mic pentru o astfel de lungime de cablu, deoarece raportul semnal/zgomot (SNR) s-ar degrada prea mult din cauza interferențelor electromagnetice de pe cablu. Chiar și semnalul amplificat necesită o cablare ecranată, care este, de regulă, un cablu cu 2 fire cu o polarizare (8V) care alimentează dispozitivul microfonului. Având în vedere astfel de cerințe de cablare, este evident că numărul de dispozitive ECM utilizate în vehiculele obișnuite este limitat din cauza constrângerilor legate de greutate și de costul sistemului. Unul dintre puținele avantaje ale ECM-urilor este direcționalitatea acustică încorporată, care este de obicei ajustată la un model polar super- sau hipercardioid (un microfon MEMS poate fi, de asemenea, unidirecțional, dar necesită, de obicei, o proiectare acustică mai complexă). Uzual, se poate obține o atenuare de 10dB sau mai mult în sens invers, unde “invers” înseamnă direcția spre parbriz, de unde provine doar zgomotul (adică nu și semnalele dorite, cum ar fi vocea celui care vorbește). A avea o sensibilitate mai mare în direcția de intrare a semnalului dorit este foarte benefică pentru a crește SNR-ul. Cu toate acestea, capsulele ECM direcționale introduc efecte secundare nedorite, cum ar fi caracteristica trece-sus în care sensibilitatea scade la frecvențe mai mici. Frecvența de tăiere de 3dB a unui astfel de răspuns trece-sus este de obicei cuprinsă între 300Hz și 350Hz. La începuturile tehnologiei HF (High Frequency), acest comportament ‘highpass’ era un avantaj, deoarece zgomotul www.electronica-azi.ro

motorului era prezent în principal la frecvențe mai joase, astfel încât sunetul motorului era deja atenuat prin microfon. Cu toate acestea, odată cu apariția telefoniei în bandă largă, sau HD (High Definition), comportamentul trece-sus începe să devină o problemă. Într-o convorbire în bandă largă, lățimea de bandă efectivă este mărită de la 300Hz – 3400Hz, la 100Hz – 7000Hz. Filtrul trece-sus încorporat al microfonului face necesară amplificarea semnalelor între 100Hz și 300Hz în unitatea de postprocesare, ceea ce nu ar trebui dacă microfonul ar oferi o lățime de bandă audio mai bună în primul rând. Un alt dezavantaj al tehnologiei ECM este variația semnificativă de la o componentă la alta în ceea ce privește sensibilitatea și răspunsul în frecvență. Este posibil ca toleranța de fabricație relativ mare a ECM-urilor să nu reprezinte o problemă pentru aplicațiile cu un singur microfon. Însă, în cazul în care mai multe microfoane sunt utilizate într-o aplicație de arie de microfoane cu spațiere mică, atunci potrivirea perfectă între microfoane este esențială pentru o performanță optimă a ariei. Într-un astfel de caz, ECM-urile pot fi utilizate cu greu. În plus, din punct de vedere al dimensiunii fizice, capsulele ECM tradiționale nu sunt, în general, potrivite pentru arii de microfoane cu factor de formă mic. Ariile de microfoane au cunoscut o aplicabilitate pe scară largă, inclusiv în vehicule, deoarece pot oferi performanțe de direcționalitate similare, adesea superioare, în comparație cu ECM-urile tradiționale. Informațiile spațiale referitoare la direcțiile de impact ale sunetului pot fi extrase din semnalele microfonului folosind două sau mai multe microfoane adecvate, grupate într-o matrice (arie). Această clasă de algoritmi este adesea denumită “beamforming” (BF). Numele de “beamforming” (formare a fasciculului) este împrumutat din analogia cu tehnologia antenelor de tip “phased array”, în care un “fascicul” (beam) radio este format din emisia unei arii de antene focalizate într-o anumită direcție, folosind un algoritm simplu, pur liniar, de filtrare și de adunare. Deși nu există un astfel de fascicul într-o arie de microfoane, termenul de formare a fasciculului a devenit, de asemenea, foarte comun în domeniul prelucrării semnalelor de microfon, unde acoperă o gamă mult mai largă de algoritmi atât liniari, cât și neliniari, care permit o performanță și o flexibilitate mai mare decât simplul proces liniar de formare a fasciculului. În plus față de procesarea BF, un semnal brut de microfon necesită aproape întotdeauna postprocesare, deoarece fiecare microfon HF captează atât semnalele vocale

dorite, cât și perturbațiile din mediul înconjurător, cum ar fi cele din cabina unei mașini. Zgomotul produs de vânt, drum și motor deteriorează SNR, iar semnalele redate de difuzoare – denumite de obicei ecouri de difuzoare – sunt surse suplimentare de semnale nedorite. Pentru a reduce astfel de perturbații și a îmbunătăți calitatea vocii, sunt necesare tehnici elaborate de procesare a semnalelor digitale, denumite adesea anulare a ecoului acustic și reducere a zgomotului (AEC/NR). AEC îndepărtează sunetul difuzorului de microfon, care altfel ar fi transmis ca un ecou al vocii persoanei care vorbește la celălalt capăt al liniei. NR (Noise Reduction) reduce zgomotul de deplasare constant, crescând în același timp SNR-ul semnalului transmis. Deși au fost publicate de către Uniunea Internațională a Telecomunicațiilor (UIT) specificații elaborate (de exemplu, ITU-T P.1100 și P.1110) care definesc multe detalii de performanță ale unui sistem HF, impresia subiectivă a calității comunicației într-un apel provenit de la un vehicul în mișcare poate fi nesatisfăcătoare dacă procesarea AEC/NR este de calitate inferioară. Împreună cu algoritmul BF menționat anterior, pachetul AEC/NR/BF permite o gamă largă de aplicații noi, toate legate de un anumit nivel de procesare a semnalelor audio digitale. Pentru a susține aceste aplicații, este necesară o nouă generație de microfoane care să depășească dezavantajele ECM-urilor tradiționale. Microfoane digitale MEMS AVANTAJE TEHNICE ȘI DE PERFORMANȚĂ Tehnologia sistemelor microelectromecanice (MEMS) devine rapid noul standard industrial pentru microfoane, deoarece oferă numeroase avantaje față de ECMurile tradiționale. În primul rând, MEMS permite un senzor de sunet cu factor de formă mult mai mic decât capsulele ECM existente. În plus, integrarea unui senzor MEMS cu un convertor analog-digital (ADC) într-un singur circuit integrat are ca rezultat un microfon digital care furnizează semnale pregătite pentru procesare AEC/NR/BF. Microfoanele MEMS cu suport analogic, dar fără un ADC integrat, sunt de asemenea disponibile, însă acestea prezintă multe dintre dezavantajele ECM-urilor analogice și chiar necesită circuite de amplificare mai complexe decât ECM-urile, dacă sunt utilizate pe interfața analogică tradițională cu 2 fire. Doar cu o tehnologie de interfață complet digitală pot fi atenuate semnificativ problemele de interferență și SNR inerente cablurilor analogice. ⮞

33


APLICAȚII AUTO ⮞

34

Fascicule cu lobi posteriori mai puțin semnificativi și o atenuare mai mare în afara fasciculului pot fi obținute cu abordări algoritmice neliniare, curba roșie ilustrând un algoritm cu 2 microfoane, marca ADI (cu spațiere între microfoane de 20 mm). În cazul a două microfoane omnidirecționale dintr-o rețea, există întotdeauna o simetrie rotațională a formei fasciculului. Cu alte cuvinte, atenuarea la X° în diagrama polară este aceeași ca la 360° – X°. Acest lucru presupune că linia de la 0° la 180° din diagrama polară este echivalentă cu linia imaginară care leagă cele două microfoane.

© ADI

Figura 1 Caracteristica atenuării polare pentru diverși algoritmi BF. © ADI

În sfârșit, în cazul microfoanelor MEMS IC, procesul de fabricație este mult simplificat, deoarece pot fi utilizate tehnici de montare automată, ceea ce reduce costurile generale de producție. Din perspectiva aplicațiilor, factorul de formă mai mic oferă cel mai mare avantaj și, datorită orificiilor foarte mici de pătrundere a sunetului, rețelele de microfoane MEMS pot fi făcute practic invizibile. Orificiul și canalul de sunet către senzor necesită o mare atenție în ceea ce privește proiectarea și calitatea producției. Dacă garnitura acustică nu este etanșă, zgomotul din structura interioară poate ajunge la senzor, iar scurgerile dintre doi senzori pot degrada performanța algoritmului BF. Spre deosebire de capsulele ECM tipice, care pot fi proiectate și fabricate pentru a fi atât omnidirecționale, cât și direcționale, elementele microfonului MEMS sunt aproape întotdeauna fabricate pentru a fi omnidirecționale (adică nu au o direcționalitate intrinsecă a recepției sunetului). Ca atare, microfoanele MEMS sunt senzori de presiune acustică omnidirecționali, care livrează semnale ideale pentru algoritmi BF avansați, în care direcțiile de atenuare și lățimile fasciculului pot fi configurate de utilizator prin intermediul software-ului. De regulă, este foarte important ca toate modulele de procesare a semnalului să fie grupate într-o suită de algoritmi integrată. Latențele de procesare ar crește inutil, iar performanța generală a sistemului ar fi degradată dacă blocurile funcționale ar fi implementate izolat unul de celălalt. De exemplu, un algoritm BF ar trebui implementat întotdeauna împreună cu AEC-ul și, ideal, de la același furnizor. În cazul în care algoritmul BF introduce efecte neliniare asupra semnalului, AEC va produce cu siguranță rezultate nesatisfăcătoare. Rezultatele ideale ale procesării digitale a semnalelor pot fi obținute cel mai bine printr-un pachet de algoritmi integrat, care primește semnale de microfon nealterate. Algoritmii liniari standard BF și cei proprietari ADI sunt comparați mai jos în detaliu pentru a înțelege pe deplin potențialul de performanță al algoritmilor BF avansați. Diagramele din figura 1 prezintă trei algoritmi BF diferiți în ceea ce privește caracteristicile polare și răspunsul în frecvență, atât în interiorul fasciculului, cât și în afara acestuia.

Un algoritm supercardioid liniar standard bazat pe o rețea de 2 microfoane servește ca referință (curbele negre). Curba de referință prezintă atenuarea maximă în direcțiile tipice cu unghi zero (adică atenuarea maximă în afara fasciculului) și un “lob posterior” la 180°, unde atenuarea în afara fasciculului este mai mică. Lobul din spate rezultat este un compromis cu lățimea fasciculului într-un algoritm liniar. Un fascicul cardioid (nu este ilustrat) are atenuarea maximă exact la 180°; cu toate acestea, zona sa de recepție este mai largă decât o configurație hiper- sau supercardioidă.

© ADI

De asemenea, din punct de vedere al producției, microfoanele MEMS sunt preferate deoarece acestea pot fi produse cu o variație mult mai mică a caracteristicilor decât capsulele ECM, ceea ce este important pentru algoritmii BF.

Figura 2 Răspunsurile în frecvență în fascicul (linii punctate) și în afara fasciculului (linii îngroșate) ale diverșilor algoritmi BF. Electronica • Azi nr. 9 (259)/2021


ANALIZĂ | Tehnologia A2B

Forma tridimensională a fasciculului poate fi imaginată prin rotirea diagramei polare 2D în jurul acestei axe a microfonului. Formele asimetrice ale fasciculului fără simetrie rotațională sau fasciculele mai înguste necesită cel puțin trei microfoane dispuse în triunghi. De exemplu, într-o instalație standard pentru consola de deasupra capului, o rețea de 2 microfoane poate atenua sunetul de la parbriz. Cu toate acestea, într-o astfel de orientare, o arie de 2 microfoane nu poate face distincția dintre șofer și pasager. Rotirea ariei cu 90° ar face posibilă o astfel de diferențiere șofer/pasager, dar zgomotul de la parbriz nu ar putea fi distins dintre sunetele produse în interiorul cabinei. Atât atenuarea zgomotului dinspre parbriz, cât și diferențierea șoferului/pasagerului sunt posibile doar cu ajutorul a trei sau mai multe microfoane omnidirecționale configurate într-o rețea (arie). O caracteristică polară reprezentativă a unui algoritm de 3 microfoane, marca ADI, este dată de curba verde din figura 1, în care microfoanele sunt dispuse într-un triunghi cu laturi egale, la o distanță de 20 mm. Diagramele polare sunt calculate cu zgomot alb cu bandă limitată care ajunge la grupul de microfoane sub unghiuri diferite. Lățimea de bandă audio este limitată între 100Hz și 7000Hz și corespunde cu lărgimea de bandă (sau voce HD) a rețelelor de telefonie mobilă de ultimă generație. Figura 2 compară curbele de răspuns în frecvență ale diferitelor tipuri de algoritmi. În interiorul fasciculului, răspunsul în frecvență al tuturor algoritmilor este, așa cum era de așteptat, plat în limita lățimii de bandă audio dorite.

Răspunsurile în frecvență în afara fasciculului sunt calculate pentru semispațiul din afara fasciculului (de la 90° la 270°), confirmând o atenuare ridicată în afara fasciculului pe o gamă largă de frecvențe. Relația dintre spațierea microfoanelor și lățimea de bandă audio în funcție de rata de eșantionare merită o discuție suplimentară. Tehnologia HD-voice (High Definition voice) utilizează o frecvență de eșantionare de 16 kHz, care este o alegere bună pentru transmiterea vorbirii. Există o diferență uriașă în ceea ce privește calitatea vocii și inteligibilitatea vorbirii între rata de eșantionare actuală de 16 kHz în bandă largă și cea de 8 kHz, care a fost utilizată în generațiile anterioare de sisteme de bandă îngustă. Stimulată de furnizorii de tehnologii de recunoaștere a vorbirii, există o cerere tot mai mare pentru frecvențe de eșantionare chiar mai mari, cum ar fi 24 kHz sau 32 kHz. Și se pot găsi specificații în care frecvența de eșantionare a aplicației în banda de voce ar trebui să fie de până la 48 kHz, care este de obicei frecvența de eșantionare audio a sistemului primar. Motivația care stă la baza acestui lucru este evitarea oricărei conversii interne a ratei de eșantionare. Cu toate acestea, resursele de calcul suplimentare necesare pentru a susține aceste rate de eșantionare ridicate nu pot fi justificate de un avantaj audibil tangibil, astfel încât 16 kHz sau 24 kHz sunt acum acceptate pe scară largă ca rate de eșantionare recomandate pentru majoritatea aplicațiilor în banda de voce. Frecvențele de eșantionare ridicate sunt problematice pentru aplicațiile BF, deoarece se produce o suprapunere spațială la frecvențe egale cu viteza sunetului împărțită la dublul distanței dintre microfoane.

Suprapunerea spațială este un fenomen nedorit, deoarece nu este posibil să se realizeze BF la asemenea frecvențe de suprapunere. În cazul unui sistem în bandă largă (frecvență de eșantionare de 16 kHz), se poate evita suprapunerea spațială dacă distanța dintre microfoane este limitată la 21 mm sau mai puțin. Frecvențele de eșantionare mai mari necesită o spațiere mai mică pentru a evita suprapunerea spațială. Cu toate acestea, o distanță prea mică între microfoane este, de asemenea, nerecomandată, deoarece toleranțele microfonului și, în special, zgomotul intrinsec (non-acustic) al senzorilor microfonului pot reprezenta o problemă. Diferențele de semnal dintre microfoanele unei matrice devin minore dacă spațierea este mică, iar perturbațiile, cum ar fi zgomotul intrinsec și abaterile de sensibilitate dintre microfoane, pot acoperi diferența de semnal dintre microfoane. În practică, distanța dintre microfoane nu trebuie să fie mai mică de 10 mm. − Continuare în numărul viitor − Interacționați cu experții în tehnologia ADI din comunitatea noastră de asistență online. Puneți întrebări dificile de proiectare, răsfoiți întrebările frecvente sau participați la o conversație.

Vizitați https://ez.analog.com Contact România: Email: inforomania@arroweurope.com Mobil: +40 731 016 104 Arrow Electronics | www.arrow.com

Despre autori Ken Waurin este Strategic Marketing Manager la Analog Devices, în cadrul căreia deține responsabilitatea generală pentru tehnologia Automotive Audio Bus (A2B). De când s-a alăturat companiei ADI în 1996, el a ocupat funcții de management de produs, de dezvoltare a afacerilor, de marketing tactic și strategic care acoperă mai multe domenii tehnologice, inclusiv DSP, MEMS, convertoare, video și conectivitate. Prioritatea sa principală vizează infotainment-ul auto și aplicațiile emergente care conduc la diferențierea vehiculelor, cum ar fi sistemul audio premium, anularea zgomotului rutier și comunicațiile zonale la bordul vehiculelor. Poate fi contactat la adresa de email: kenneth.waurin@analog.com Dietmar Ruwisch este Senior Audio Technologist la Analog Devices. A studiat fizica la Münster, Germania și a obținut doctoratul în 1998 cu o teză despre rețele neuronale artificiale. De atunci, domeniul său cheie a fost procesarea semnalelor audio, unde deține mai multe brevete. Se concentrează pe îmbunătățirea calității comunicației audio − fie între oameni, fie cu o mașină − și pe procesarea corespunzătoare a semnalelor provenite de la microfon și de la arii de microfoane. Poate fi contactat la adresa de email: dietmar.ruwisch@analog.com Yu Du este Senior Principal Acoustic Engineer la Harman International Industries. Este licențiat și masterand în ingineria vehiculelor la Universitatea Tsinghua (Beijing, China) și a obținut doctoratul în inginerie mecanică la Virginia Tech (Blacksburg, Virginia). Experiența sa în cercetare și dezvoltare de peste 20 de ani în diverse domenii ale acusticii include acustica structurală, controlul activ și pasiv al vibrațiilor și al zgomotului, proiectarea și simularea transductoarelor MEMS, știința auzului și prelucrarea semnalelor acustice. Activitatea sa actuală la Harman se concentrează pe dezvoltarea tehnologiei avansate de microfoane și senzori pentru aplicații în domeniul auto. Dr. Du este membru al Societății de acustică din America (ASA), al Societății de inginerie audio (AES) și al Societății americane a inginerilor mecanici (ASME). În prezent, el face parte din Comitetul tehnic AES pentru domeniul audio destinat autovehiculelor. www.electronica-azi.ro

35


MICROCONTROLERE

Economisirea consumului de putere cu microcontrolerele AVR128DB

Noi posibilităţi ale perifericelor independente de nucleu din circuitele de la Microchip. În prezent, circuitele cu arhitectură pe 32-biți domină piața microcontrolerelor utilizate în sistemele încorporate (embedded), însă cipurile cu nuclee pe 8- și 16-biți sunt și ele utilizate în mod frecvent. Microcontrolerele de acest tip sunt construite cu ajutorul unor nuclee binecunoscute, care au fost testate și rafinate pe scară largă datorită prezenței lor îndelungate pe piață. Uneltele pentru aceste microcontrolere au fost şi ele perfecţionate de-a lungul anilor şi proiectantul dispune, la ora actuală, de un set de compilatoare şi biblioteci de funcții excelente, care facilitează în mod considerabil procesul de creare a software-ului. În sistemele moderne, sunt implementate și funcționalități suplimentare, care extind gama de aplicații în care pot fi utilizate microcontrolerele. Un factor important, care favorizează dezvoltarea continuă a microcontrolerelor “mai simple” pe 8- și 16-biți este piața aplicațiilor IoT (Internet of Things). Având în vedere numărul mare de dispozitive și aplicații care operează pe acest segment, circuitele trebuie să aibă un consum de putere redus. Acest lucru se referă, în special, la: senzorii inteligenţi cu comunicaţie fără fir, dispozitivele electronice purtabile (wearables), sistemele informatice care înlocuiesc etichetele tradiționale cu preţuri din magazine, beacon-uri etc.

36

Foarte frecvent, aceste dispozitive sunt alimentate de la baterii, iar utilizatorii au nevoie de un timp cât mai îndelungat de funcționare fără să fie necesară înlocuirea bateriilor. În aceste aplicații, microcontrolerele pe 8- și 16-biți sunt imbatabile, acestea putând intra cu ușurință (și trezite rapid) într-un mod cu consum redus de energie, în care perifericele și/sau nucleul acestora se află într-un mod de economisire a puterii și sunt activate/trezite doar cât timp este necesar pentru a efectua anumite operaţii. În microcontrolerele actuale, sunt folosite

module periferice care pot funcționa independent de unitatea centrală de procesare (CPU) și care pot îndeplini anumite sarcini (efectuate, în mod tradițional, de CPU prin software) în mod independent și cu operare în hardware. Acest lucru favorizează un consum redus de energie și degrevează puterea de calcul a unui microcontroler relativ mic, al cărui nucleu poate fi dedicat îndeplinirii sarcinilor importante ale aplicației. Utilizarea acestor module scurtează timpul de dezvoltare a noilor aplicaţii. În plus, aceste module periferice, de diferite tipuri, implementate în microcontrolere, pot fi conectate în interior în blocuri mai mari care permit realizarea unor funcţii mai complexe. Pentru a ajuta proiectantul să configureze modulele periferice care funcţionează în mod independent de nucleu (CIP − Core Independent Peripherals), producătorul pune la dispoziţie unelte cu interfață grafică ușor de utilizat. Microcontrolerele care dispun de caracteristicile menționate mai sus nu puteau lipsi din oferta firmei Microchip. Electronica • Azi nr. 9 (259)/2021


LABORATOR | Microcontrolere cu consum redus de putere

AVR128DB Familia de microcontrolere AVR128DB combină eficienţa nucleului AVR® cu un consum redus de putere, cu un set de periferice independente de nucleu (CIP) și cu un număr mare de periferice analogice încorporate. Capacitatea de a funcționa la o tensiune de alimentare de 5V crește imunitatea la interferenţe. În cele ce urmează se va discuta, în principal, despre perifericele CIP disponibile în circuitele din seria AVR128DB, deși funcționalitatea circuitelor în sine este mult mai mare. Microcontrolerele AVR128DB includ, printre altele, convertoare A/D și D/A pe 10-biți, RTC (ceas în timp real), generatoare PWM (inclusiv generatoare TCB pe 12-biți, potrivite pentru funcționarea în sisteme de alimentare), interfețe hardware USART, SPI și TWI), surse de tensiune de referință utile pentru efectuarea de măsurători precise, comparatoare, posibilitatea de a genera întreruperi externe pe toți pinii I/O. Circuitele AVR128DB dispun, de asemenea, de amplificatoare operaționale integrate (până la 3 unităţi). În combinaţie cu convertoarele analog-digitale, acestea permit o procesare extinsă și precisă a semnalelor de intrare. Microcontrolerele au, de asemenea, un port de intrare-ieșire adaptat pentru a funcţiona cu diferite niveluri logice (de la 1,8V la 5,5V), ceea ce face inutilă folosirea unor convertoare externe − acesta fiind un nou pas pe calea miniaturizării și a economisirii consumului de energie în circuitele în care vor fi utilizate cipurile produse de Microchip. Vă invităm să consultaţi întreaga ofertă a TME. Event System Event System este un instrument puternic care degrevează de sarcini nucleul microcontrolerului. Acest lucru permite stabilirea unor relații simple de dependenţă între evenimente. Instrucțiunile condiționale vor fi executate fără a implica nucleul (chiar fără a-l trezi). Un exemplu ar fi operarea butoanelor independent de codul programului. Depășirea diferenței de potențial stabilite pe comparator poate avea ca rezultat, de exemplu, declanșarea perifericului pe un anumit pin, începerea numărătorii etc. Această funcționalitate reduce cantitatea de cod necesară pentru funcţionarea dispozitivului și crește viteza de reacție a întregului microcontroler. Configurable Logic Cell Blocurile logice configurabile CLC reprezintă o facilitate similară, de asemenea activă în modul de consum redus de putere. Acestea permit efectuarea de operații logice asupra semnalelor provenite din surse externe și interne (contor, registru) și transferul rezultatului www.electronica-azi.ro

operației către unul dintre periferice sau pinii de ieșire. Astfel, se evită utilizarea de instrucțiuni condiționale în codul programului. Modulul CLC îndeplinește funcțiile porților logice (AND, OR, XOR, NOT și combinațiile acestora), ale circuitelor basculante bistabile în varianta asincronă (de tip latch) sau sincronă, fără procedura de trezire a nucleului, care consumă energie.

cazul unui interval prea lung, cât și al unui interval prea scurt între răspunsurile de la nucleu. În acest din urmă caz, este posibil ca o parte a instrucțiunii să nu fi fost executată, ceea ce poate avea consecințe negative − mai ales dacă operațiunea omisă era direct legată de protecția circuitului sau a operatorului dispozitivului (de exemplu, semnal nedetectat de la un limitator de cursă).

Zero Cross Detector Modulul ZCD este destinat declanșării de întreruperi în momentul în care semnalul de curent alternativ depășește pragul cu potențial zero (în raport cu GND-ul microcontrolerului). Circuitul integrat în microcontroler poate eșantiona tensiunea direct din linia electrică − singurele componente pasive necesare vor fi, în acest caz, o rezistență de limitare a curentului legată în serie și (opțional) o rezistență pull-up. Un circuit analogic echivalent ar necesita folosirea mult mai multor componente. Funcționalitatea ZCD permite un control eficient al triacelor (reglarea intensității luminoase, reglarea încălzirii), monitorizarea calității energiei electrice (măsurarea perioadei) sau limitarea interferențelor EMI în circuitele care controlează alimentarea în curent alternativ a unui echipament (pornire atunci când sinusoida este aproape de zero, eliminarea salturilor bruște de tensiune și a interferențelor electromagnetice generate de acestea). În plus, perifericul poate fi configurat pentru a semnala un anumit tip de depășire (curbă ascendentă, curbă descendentă sau ambele). Semnalul ZCD nu trebuie controlat din software și poate fi transmis la unul dintre pinii de intrare/ieșire ai microcontrolerului.

Cyclic Redundancy Check (CRC/SCAN) Generarea și verificarea sumelor de control este o modalitate frecvent utilizată de asigurare a unei comunicări eficiente între circuite în sistemele cu microprocesoare. Din nefericire, implementarea software a unei astfel de verificări consumă o mare parte din puterea de calcul a circuitelor implicate și, în plus, poate întârzia funcționarea acestora. Mai ales în cazul unităților pe 8-biți care funcționează la o frecvență limitată (pentru a economisi energie). Cele mai noi microcontrolere de la Microchip (atât PIC, cât și AVR) sunt echipate cu periferice care generează automat o sumă de control (chiar și sub forma unui polinom de 32-biți) și o plasează într-un registru accesibil programului. Funcționalitatea denumită SCAN permite circuitului CRC accesul direct la memoria microcontrolerului, ceea ce eficientizează și mai mult lucrul cu sumele de control.

Watchdog avansat Chiar și cele mai bine proiectate circuite digitale, care execută coduri fără erori și revizuite în mod repetat se pot “bloca”. Această problemă poate apărea din mai multe motive, uneori fără legătură cu funcțiile îndeplinite de cod. Motivul ar putea fi depășirea temperaturii de funcționare permise sau apariţia unor interferențe pe linia de alimentare. Protecția de bază împotriva producerii unor astfel de situații este oferită de temporizatoarele de tip Watchdog (WDT), care funcționează independent de programul executat. În cazul în care executarea instrucțiunii durează mai mult decât era prevăzut, WDT resetează microcontrolerul. Pentru familia AVR128DB, este posibilă programarea unei “ferestre de timp” (Window Mode Watchdog Timer − WWDT) în care urmează să fie executat programul. În cazul unei astfel de verificări, funcționarea echipamentului va fi întreruptă și reluată atât în

Microcontroler din familia AVR128DB în capsulă TQFP48 Exemple de utilizare a modulelor CIP în aplicații specifice și avantajele utilizării acestora în crearea de circuite care îndeplinesc funcții complexe sunt prezentate în videoclipurile create de producător și care pot fi urmărite accesând link-urile: https://youtu.be/TcqpmupVCXQ și https://youtu.be/W8TzM1S4UQ4. Pentru mai multe informații, contactați: ►Transfer Multisort Elektronik

https://www.tme.eu

37


Fumul de țigară, transpirația, sulful, grăsimea râncedă, mâncarea arsă − nimeni nu vrea să miroasă așa ceva. În cazul în care nu este posibilă alimentarea cu aer proaspăt, se utilizează filtre. Modelele fotocatalitice, asistate de UV, sunt deosebit de eficiente în acest caz. Primul dezodorizator demonstrativ de la Rutronik se bazează pe această tehnologie. Autori:

Maria Alejandra Salazar Martinez Alain Bruno Kamwa Product Sales Manager Analog & Sensors Product Sales Manager Opto

Multe componente ale mirosurilor sunt compuși organici volatili (COV), precum hidrocarburile (cum ar fi, metanul), alcoolii (de exemplu, etanolul) și acizii organici (precum acidul acetic). Aceștia se găsesc în multe obiecte, agenți de curățare și produse cosmetice, sunt secretate de ființele vii și sunt produse în diverse procese, inclusiv în descompunerea anaerobă a substanțelor organice (putrefacție). COV nu numai că pot crea mirosuri neplăcute, dar ne pot afecta în mod negativ sănătatea, bunăstarea și performanța În schimb, un aer fără poluanți înseamnă un mare plus în ceea ce privește calitatea vieții și sănătatea.

38

Metode pentru a asigura un aer curat În cazul în care concentrația de COV din aer nu poate fi redusă prin simpla creștere a aportului de aer proaspăt, purificatoarele de aer eficiente reprezintă o măsură importantă. Unele dintre acestea nu numai că filtrează mirosurile neplăcute și contaminanții, dar neutralizează și gazele și distrug agenții patogeni. Există diferite clase de dispozitive care pot fi clasificate în funcție de modul în care funcționează: Epuratoarele de aer trec aerul prin role de apă, determinând particulele de praf să se lipească de pelicula de apă, filtrându-le astfel din aer.

Lumina împotriva agenților patogeni și mirosurilor Fotocataliza TiO2 asistată cu UV s-a impus deja în tratarea apei și a apelor uzate, mai ales pentru a asigura calitatea apei potabile. Utilizarea lor în purificatoarele de aer este mai puțin obișnuită. Ele sunt utilizate în industria construcțiilor și în unele centre urbane pentru reducerea conținutului de poluanți toxici din aer. Cele mai recente descoperiri indică faptul că UVTP pot garanta, totodată, siguranța microbiologică a produselor alimentare. “Mirosiți” riscul, înainte de a risca un miros Faptul că acest tip de fotocataliză este, de asemenea, extrem de eficientă împotriva mirosurilor a fost demonstrat recent în două studii efectuate de Institutul japonez Kanagawa de Știință și Tehnologie Industrială (KISTEC) cu ajutorul unui neutralizator de mirosuri pe bază de UVTP. Rezultatele au fost confirmate de către Laboratoarele de cercetare alimentară din Japonia.

© Sensirion

Rutronik aduce o adiere de aer proaspăt

Purificatoarele de aer sunt cunoscute și sub numele de umidificatoare de aer, deoarece prin acest proces moleculele de apă sunt transferate în aerul înconjurător. Ionizatoarele generează particule încărcate negativ care se leagă de particulele încărcate pozitiv din aer, determinându-le să-și mărească masa și să cadă la sol. Un dezavantaj major al ionizării este producerea de ozon, care este dăunător pentru sănătate în cantități mai mari. Sistemele de filtrare trec aerul prin mai multe filtre. Datorită suprafeței lor mari, aceste filtre adsorb particulele, agenții patogeni și mirosurile nedorite. În prezent, cele mai cunoscute sunt filtrul HEPA (filtru de aer cu particule de înaltă eficiență) și filtrul cu carbon activ (de exemplu, în filtrele de apă). În plus, filtrul acționează ca un agent de reducere care poate absorbi ozonul sau clorul. Filtrele fotocatalitice utilizează plăci de dioxid de titan care pot fi expuse la lumina UV (fotocataliză cu dioxid de titan asistată de UV − UVTP), producând radicali liberi care descompun materialele organice, cum ar fi COV, dar și bacteriile și virușii.

Electronica • Azi nr. 9 (259)/2021


LABORATOR | Dezodorizator demonstrativ de la Rutronik

Multe componente ale mirosurilor pot fi neutralizate rapid cu ajutorul fotocatalizei și luminii UVA. Pentru o comparație, institutul a folosit un ionizator în același dispozitiv. Acesta a redus concentrația de acetaldehidă cu doar 40% în decurs de o oră. Fără nicio măsură de purificare a aerului, 95% din acetaldehidă era încă prezentă după o oră. Aceleași teste au produs aproape exact aceleași rezultate cu amoniac (miros de urină), metil mercaptan (miros de fecale) și formaldehidă (miros de agenți de curățare înțepători). Doar în seria de teste pentru hidrogen sulfurat (miros de putrefacție și de sulf) și trimetilamină (miros neplăcut de pește) a fost nevoie ca deodorizantul să fie utilizat mai mult timp pentru a obține un rezultat comparabil.

Dezodorizatorul de la Rutronik Pe baza acestor constatări, Rutronik a dezvoltat un dezodorizator demonstrativ. Prin partea de jos a carcasei sale cubice (48 mm × 48 mm × 60 mm), aerul pătrunde în dispozitiv. Un ventilator asigură deplasarea aerului prin carcasă de jos în sus, trecând printr-un filtru fotocatalitic situat între două LED-uri UVA cu o lungime de undă de 365 nm și un curent de comandă de 500 mA. Rutronik a utilizat senzorul SGP MOX de la Sensirion pentru a determina conținutul de COV. Acesta este montat lângă LED și se bazează pe “chimisorbția” gazelor în

prezența oxigenului, atomii de O2 dopați din oxidul metalic (MOx) formând o legătură cu moleculele mirosului. Electronii pe care această reacție îi eliberează determină o modificare a rezistenței electrice a unei pelicule realizate din nanoparticule de oxid metalic. În acest fel, senzorul detectează o mare varietate de COV și alte gaze care sunt esențiale pentru mirosuri și calitatea aerului din interior.

În cazul în care numărul de COV depășește o anumită valoare, LED-ul se activează. Timpul de iradiere depinde de tipul și cantitatea de COV. Opțional, valorile măsurate de senzor pot fi, de asemenea, afișate, astfel încât utilizatorii să poată citi în permanență valorile privind calitatea aerului. Bateria reîncărcabilă litiu-ion, cu o durată de funcționare de două ore, poate fi încărcată la orice priză de rețea de uz casnic, la un PC sau cu ajutorul unui încărcător auto, ceea ce o face portabilă și flexibilă. Acest lucru permite întreprinderilor să îi testeze efectul oriunde, fie că este vorba de toalete publice sau portabile, camere de gunoi, bucătării industriale sau săli de fitness.

© Rutronik

Cu toate acestea, după două ore, aproape niciunul dintre acești COV nu mai era măsurabil. Modelul UVA-LED NDU1104ESE-365 de la Stanley, cu o lungime de undă de 365 nm, s-a dovedit a fi cel mai eficient model de sursă UV în cadrul studiilor. LED-urile UVA cu lungimi de undă de 385nm sau 395nm au neutralizat mult mai puțini COV. Totodată, curentul său de comandă de 500mA face ca modelul NDU1104ESE-365 să fie mai eficient decât alte modele cu valori mai mici, deoarece producția de lumină crește în funcție de curent.

© Kanagawa Institute of Industrial Science and Technology (KISTEC)

În cadrul acestor studii, acetaldehida, un gaz cu miros înțepător, a fost pompată într-un rezervor de 36 de litri până când a fost atinsă o concentrație de 10ppm. Dezodorizatorul a fost apoi activat, iar concentrația a fost măsurată pe o perioadă de 60 de minute cu ajutorul unui detector fotoacustic multi-gaz. Rezultatul: După 14 minute, cota de acetaldehidă era de doar 0,1ppm, iar după 23 de minute era de doar 0,05ppm. Procesul a fost repetat de mai multe ori, în fiecare caz urmând aceeași procedură.

Construcția dezodorizatorului demonstrativ de la Rutronik Dezodorizatorul de la Rutronik se află încă în faza de testare − dar dacă se dovedește a fi adecvat în utilizarea practică, ar fi un pas important în combaterea mirosurilor neplăcute și dăunătoare. În plus, acela va fi momentul în care odorizantele de aer, odorizantele de hârtie și spray-urile de cameră vor înceta să mai aibă vreun rost. ► Rutronik | https://www.rutronik.com

Fie că este vorba de mirosul de țigări, de putrefacție sau de substanțe chimice − fotocataliza asistată de UV oferă rapid un aer proaspăt. © Kanagawa Institute of Industrial Science and Technology (KISTEC)

www.electronica-azi.ro

39


Acum în stocul RS Components:

PEL103 de la Chauvin Arnoux Nr. stoc RS 778-1034

Marca Chauvin Arnoux

Înregistrator de date putere & energie cu senzor de curent și sonde de tensiune, 7 canale de intrare

Cod de producător P01157153

În contextul unei inițiative de protejare a mediului pe scară largă, Europa și-a stabilit ținta reducerii consumului de energie cu 20%. Astăzi, industria și sectorul construcțiilor reprezintă mai mult de 50% din consumul de energie. Prin urmare, este crucială optimizarea consumului de energie, dacă se dorește îndeplinirea cerințelor de reglementare.

Înregistratorul de date PEL103 este destinat măsurării puterii și energiei pentru toate instalațiile electrice. Măsurătorile se efectuează cu ajutorul a 3 senzori de curent și intrări de tensiune. Toți parametri măsurați pot fi vizualizați și pot beneficia de numeroase funcții de măsurare și comunicare a valorilor măsurate. Pe baza determinărilor, se pot elabora proiecte de eficientizare energetică și de monitorizare a sistemelor de distribuție a energiei electrice. Familia de înregistratoare de date PEL100 simplifică adăugarea punctelor de măsurare în cabinetele electrice, în care cea mai mare parte a spațiului este deja ocupată. Deoarece beneficiază de o parte magnetică, dispozitivele pot fi montate foarte ușor în orice dulap și nu provoacă nicio obstrucție după închiderea ușii cabinetului. Exemple de aplicații Prin monitorizarea și cartografierea consumului pe un site conținând jurnalul oferit de înregistratoarele PEL100, se poate urmări chiar și cel mai mic consum într-o fabrică, atelier, clădire, agenție etc. Se permite simultan monitorizarea consumului în timp real, alături de analiza istorică și comparativă a consumului. Mentenanță predictivă: când sunt instalate o perioadă lungă de timp într-un cabinet, jurnalele PEL100 monitorizează constant valorile puterii active, aparente și reactive din rețeaua electrică implicată. Aceasta înseamnă că vor detecta instantaneu ori de câte ori este depășit pragul de putere subscris. Management al consumului în rețea și centralizat: Prin instalarea mai multor înregistratoare de date PEL100 pe un sistem general de distribuție electrică, autoritățile locale, de exemplu, își pot simplifica gestionarea consumului prin controlul alocării diferitelor tipuri de consum: − rețea de iluminat stradal − rețea de iluminat în zonă comună − rețea comună de servicii − rețea generală de distribuție monofazată − rețea de distribuție trifazată. Accesând ro.rsdelivers.com puteți descoperi oferta de echipamente destinate măsurării și înregistrării consumului instalațiilor electrice pentru a îmbunătăți eficiența energetică și a reduce costurile asociate. Autor: Grămescu Bogdan ► Aurocon Compec | https://www.compec.ro

40

Electronica • Azi nr. 9 (259)/2021


CONCUR S

Câștigați o placă de dezvoltare dsPIC33CH Curiosity (DM330028-2) produsă de Microchip Câștigați o placă de dezvoltare dsPIC33CH Curiosity (DM330028-2) de la Electronica Azi și, dacă nu o câștigați, primiți un cupon de reducere de 20%, plus livrare gratuită în cazul în care doriți să achiziționați un asemenea produs. Placa de dezvoltare dsPIC33CH Curiosity (DM330028-2) este o platformă cost-eficientă dedicată dezvoltării și testării întregii familii de controlere de semnal digital de înaltă performanță cu două nuclee − dsPIC33CH. Proiectată de la zero pentru a profita din plin de IDE MPLAB® X de la Microchip, placa include un programator/ depanator integrat și nu necesită hardware suplimentar, ceea ce o transformă într-un punct de plecare perfect pentru a explora familia dsPIC33CH dual core. Familia de controlere de semnal digital (DSC) dsPIC33CH de la Microchip dispune de nuclee duale dsPIC® DSC pe 16-biți de 90 și 100 MIPS cu DSP integrat și periferice îmbunătățite pe cip. Aceste controlere permit proiectarea unor sisteme de control al motoarelor de înaltă performanță și precizie, care sunt mai eficiente din punct de vedere energetic, mai silențioase în funcționare și care asigură o durată de viață mai lungă a motoarelor. Dispozitivele pot fi utilizate pentru a controla motoare BLDC, PMSM, ACIM, SR și motoare pas cu pas. Acestea permit proiectarea de surse de alimentare în comutație, cum ar fi AC/DC, DC/DC, UPS și PFC, asigurând controlul digital de înaltă precizie al circuitelor Buck, Boost, Fly-Back, Half-Bridge, Full-Bridge, LLC și alte circuite de alimentare pentru a atinge cea mai mare eficiență energetică posibilă. În plus, dispozitivele sunt ideale pentru multe aplicații de înaltă performanță, de uz general și robuste și au multe caracteristici care ajută la simplificarea certificărilor de siguranță funcțională pentru aplicațiile axate pe ASIL-B și ASIL-C.

Pentru a avea șansa de a câștiga o placă de dezvoltare dsPIC33CH Curiosity sau pentru a primi un cupon de reducere de 20%, inclusiv transport gratuit, vizitați pagina https://page.microchip.com/E-Azi-dsPIC33.html și introduceți datele voastre în formularul online. www.electronica-azi.ro

41


SENZORI

Senzori RADAR

Autor: Constantin Savu Director general ECAS ELECTRO

RADAR înseamnă Radio Detection and Ranging sistem. Se referă la echipamente electronice care detectează prezența obiectelor folosind energia electromagnetică reflectată. În anumite condiții, sistemul bazat pe senzori radar poate măsura direcția, înălțimea, distanța, cursul și viteza obiectelor. Principiul de funcționare al senzorului radar este simplu − rafale extrem de scurte de energie radio sunt transmise și apoi o mică parte din energia reflectată de un obiect revine ca un ecou la setul radar. Timpul necesar pentru ca un ecou să revină la antena care l-a emis, poate fi transformat aproximativ în distanță, undele radio având viteza luminii. Forma semnalului electromagnetic radiat de radar depinde de tipul de informații necesare despre țintă: distanță, poziție, viteză, formă. În comparație cu alte tehnologii cu senzori, cum ar fi ultrasunetele, radarul poate detecta la distanțe mai lungi și este sigur pentru oameni și animale. Acest lucru permite sistemelor radar să determine poziția avioanelor, navelor, autovehiculelor sau a altor obstacole 42

(obiecte cosmice, nori, ploaie, păsări, insecte), care sunt invizibile cu ochiul liber din cauza distanței, a nivelului de lumină sau a vremii. Radarul modern poate extrage mult mai multe informații decât distanța, din semnalul de ecou al unei ținte, dar calcularea distanței prin măsurarea timpului de întârziere este una dintre cele mai importante funcții ale sale. Radarul are propriul emițător numit sursă de iluminare pentru găsirea țintelor. Frecvențele radarelor de astăzi variază în domeniul 5MHz până la 130GHz. Unele frecvențe sunt alese pentru anumite aplicații radar. Radartutorial WEB Info Detalii: https://www.radartutorial.eu Electronica • Azi nr. 9 (259)/2021


LABORATOR | Tehnologia senzorilor

Componentele esențiale utilizate în radar • TRANSMIȚĂTOR (Transmitter) − Poate fi un amplificator de putere precum un Klystron, un TWT (Travelling Wave Tube) sau un Oscilator de putere (un Magnetron). Semnalul este produs folosind un generator de forme de undă și apoi amplificat în amplificatorul de putere. • GHIDURI DE UNDĂ (Waveguides) − Ghidurile de undă sunt structuri metalice pentru transmiterea semnalelor cu pierderi minime. • ANTENĂ (Antenna): Antena utilizată poate fi un reflector parabolic, rețele plane sau rețele de fază direcționate electronic. În general, forma antenei este curbată, încât concentrează undele într-un semnal exact și îngust; sunt și antenele radar care în mod normal se rotesc, astfel încât să poată observa evenimente pe o zonă imensă. • DUPLEXOR (Duplexer) − Este un dispozitiv electronic care permite comunicarea bidirecțională (duplex) pe o singură cale. În sistemele de comunicații radio și radar, acesta izolează receptorul de transmițător, permițându-le să folosească aceeași antenă. • RECEPTOR (Receiver) − Receptorul radar amplifică, detectează și procesează ecourile rezultate din transmisia radar. Receptorul trebuie să asigure separarea ecourilor semnalelor dorite de cele ale semnalelor nedorite sau inutilizabile. • LIMITĂ DE PRAG (Threshold Decision) − Ieșirea receptorului este comparată cu un prag ce trebuie depășit pentru a detecta prezența oricărui obiect. Dacă ieșirea este sub orice prag, se presupune prezența zgomotului. Tipuri de RADAR Există diferite tipuri de radare cu principii de lucru și aplicații variate: Radar Bistatic Acesta este un sistem radar în care un transmițător și un receptor sunt separate de o distanță comparabilă cu distanța țintă așteptată. Dimpotrivă, un radar în care emițătorul și receptorul sunt amplasate în același loc se numește radar monostatic. Radar Doppler Este un radar specializat care folosește efectul Doppler în care semnalele de ecou de la obiectele staționare sunt în aceeași fază și, prin urmare, sunt anulate, în timp ce semnalele de ecou de la obiectele în mișcare vor avea unele modificări de fază. Această variație oferă măsurători directe și foarte precise ale componentei radiale a vitezei unei ținte în raport cu radarul. Radar Monopuls Este un sistem radar care utilizează codificare suplimentară a semnalului radio pentru a furniza informații precise de direcție. Numele se referă la capacitatea de a extrage raza și direcția dintr-un singur impuls de semnal. Radar Pasiv Acest radar nu are un transmițător dedicat. Receptorul folosește emițătoare terțe în mediul înconjurător și măsoară diferența de timp de sosire dintre semnalul care sosește direct de la transmițător și semnalul care sosește prin reflexie de la obiect de la sursele de iluminare necooperante din mediu. Este un caz specific de radar bistatic. Radar de Instrumentare Este un radar utilizat pentru detectarea, localizarea, urmărirea și recunoașterea obiectelor de diferite tipuri la distanțe considerabile. Acesta e un senzor electromagnetic “activ” prin faptul că are propriul transmițător pentru localizarea țintelor. ⮞ www.electronica-azi.ro

SEMICONDUCTOARE APARATE ȘI DISPOZITIVE COMPONENTE PASIVE ȘI ELECTROMECANICE ECAS ELECTRO Bd. D. Pompei nr. 8, (clădirea Feper), 020337 București Tel.: 021 204 8100 | Fax: 021 204 8130; 021 204 8129 birou.vanzari@ecas.ro | office@ecas.ro

www.ecas.ro 43


SENZORI ⮞ Radar Meteo Numit și radar de supraveghere meteorologică (WSR) și radar meteo Doppler, este un tip de radar folosit pentru a localiza precipitațiile, a calcula mișcarea și a estima tipul acesteia (ploaie, zăpadă, grindină etc.). Radarele meteo moderne sunt în mare parte radare cu impulsuri Doppler, capabile să detecteze mișcarea picăturilor de ploaie și intensitatea precipitațiilor.

Infineon XENSIV™ − senzori radar care oferă abilitatea de a “vedea” Radarul oferă noi capabilități în detectarea vitezei și a mișcării, prin acuratețe mare și măsurare mai precisă. Capabilitățile avansate permit ca tot felul de “lucruri” să “vadă” împrejurimile și să răspundă dinamic, având aplicații variate: roboți, autovehicule, dispozitive inteligente de acasă, iluminat.

Radarul MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuit) de 60 GHz este un senzor de mișcare cu microunde complet integrat, inclusiv antene în pachet (AIP), precum și detectoare integrate pentru mișcare și direcția mișcării. Infineon oferă o gamă de circuite integrate frontale RASIC™ 77/79GHz capabile să detecteze și să recunoască obiecte la o rază de până la 250 de metri.

Infineon − Lider de piață în cipuri radar, oferă un portofoliu larg de senzori radar mmWave, conceput pentru a susține diferite aplicații industriale, casnice și de consum, ca parte a familiei XENSIV™.

Soluțiile RASIC™ permit asistență a șoferului pentru a obține o evaluare de 5 stele de la Euro NCAP (Programul european de evaluare a mașinilor noi). Cipurile Infineon SiGe RASIC™ de 77/79 GHz conduc segmentul MMIC. Radarul auto RASICTM 77/79GHz acceptă ASIL C (ASIL − Automotive Safety Integrity Level are 4 nivele A, B, C, D. Nivelul A e cel scăzut), reducând eforturile de cercetare și dezvoltare ale clienților.

Radar de Cartografiere Utilizarea principală este examinarea unei zone geografice mare în aplicațiile de teledetecție și geografie pentru a crea imagini bidimensionale, limitate la ținte destul de staționare. În funcție de intervalul de frecvență, undele pot pătrunde prin obiecte diferite: perete, pământ, lemn, ceață, foc. Radar de Navigație Este la fel ca radarele de căutare, dar disponibile cu lungimi de undă mici ce sunt capabile să reproducă variațiile de la nivelul solului sau apei. Se utilizează uzual pe navele comerciale și pe avioanele de lungă distanță. Radarele marine sunt amplasate pe nave pentru a evita o coliziune, precum și în scopuri de navigație. Radar cu Impulsuri Trimite impulsuri de mare putere și de înaltă frecvență către obiectul țintă. Apoi așteaptă semnalul de ecou de la obiect înainte de a fi trimis un alt impuls. Impulsurile de transmisie sunt foarte scurte (0,1 ... 1 μs), iar pauzele de impuls foarte mari (timp de recepție, 1 ms). Distanța obiectelor reflectorizante este determinată de măsurarea timpului de rulare sau prin compararea modificărilor caracteristice ale spectrului Doppler cu valori pentru distanțe stocate într-o bază de date. Intervalul de detecție și rezoluția radar depind de frecvența de repetare a pulsului.

WEB Info https://www.infineon.com/cms/en/product/sensor/radar-sensors/ Gamă completă de radare de 24 și 77/79 GHz dedicate automobilelor Clienții se pot baza pe Infineon pentru întreaga gamă de radare auto 24/77/79 GHz front-end MMIC (RASIC™), care rezolvă aplicații critice pentru siguranță (frânarea automată de urgență), până la sistemele de asistență pentru șofer (controlul adaptiv al vitezei de croazieră și avertizarea de coliziune).

Radar Doppler cu puls Poate detecta ecourile țintei în mișcare, de amplitudine mică pe un fundal aglomerat de amplitudine mare. Are o frecvență mare de repetare a pulsului pentru a evita ambiguitățile Doppler. Radar Auto Are mai multe canale de transmisie și recepție. Diferitele canale de transmisie sunt folosite pentru a conduce diferite antene (scanare la distanță apropiată și lungă, de exemplu). Aceste canale de transmisie multiple oferă fascicule de unde pe diferite direcții. Canalele multiple de recepție oferă informații unghiulare despre obiect, deoarece există o diferență de fază între semnalele primite de diferite antene de recepție.

despre domeniul RADAR WEB Info Detalii https://www.radartutorial.eu 44

KIT_SMART_DOWNLIGHT_02 − Kit inteligent de evaluare a iluminării de jos, activat de senzorul radar XENSIV™ 24GHz – pentru numărare persoane cu control LED și conexiune la cloud

DEMO DISTANCE2GOL − Platformă radar XENSIV™ 24GHz demonstrativă pentru măsurători ale distanței și urmărire 1D a oamenilor cu BGT24LTR11 MMIC

Aplicațiile radar cu rază medie și scurtă în diferite configurații sunt implementate pentru funcțiile de detectare a punctului mort (BSD), asistență la schimbarea benzii (LCA), atenuarea coliziunilor (CM), asistență la parcare (PA), funcții de alertă de trafic transversal din spate (RCTA). Electronica • Azi nr. 9 (259)/2021


LABORATOR | Tehnologia senzorilor

Soluții de detectare radar XENSIV™ 24 GHz și 60 GHz pentru aplicații industriale și de consum – mici, precise. Senzorii radar folosiți pentru subcategorii IoT sunt: Radar de 24GHz, Radar de 60GHz. Infineon − lider de piață în cipuri radar, oferă un portofoliu larg de senzori radar mmWave ca parte a familiei de senzori XENSIV™ – inclusiv radar Doppler, precum și sisteme radar FMCW (Frequency-Modulated Continuous Wave).

Aceste cipuri radar sunt proiectate pentru a suporta diferite aplicații industriale, casnice și de consum. Senzorii radar în gama de 60 GHz sunt utilizați și în produse de larg consum, precum smartphone Google Pixel 4. Detectarea mișcării cu senzori radar oferă avantaje semnificative față de PIR și alte tehnologii de detectare a mișcării Cu senzorii radar 60 GHz se acoperă o gamă largă de aplicații. Multe dintre ele se bazează pe sisteme de declanșare a detectării mișcării, cum ar fi soluții de iluminat, uși automate, camere și sisteme de securitate sau dispozitive inteligente pentru casă.

DEMO BGT60LTR11AIP − Acest demo prezintă primul senzor radar complet autonom de la Infineon − BGT60LTR11AIP. Radarul MMIC de 60 GHz este un senzor de mișcare cu microunde complet integrat, care include antene în pachet (AIP), precum și detectoare integrate pentru mișcare și direcția de mișcare.

DEMO POSITION2GO Placă demonstrativă radar de la Infineon bazată pe BGT24 MTR12 – FMCW 24GHz pentru urmărire (detecția unghiului, distanței, vitezei și direcției mișcării)

KIT_IOT_XENSIV_LIGHT − Platformă de iluminat IOT XENSIV™ activată de senzori radar de 24 GHz și de sistemul de iluminat XDP™

EVAL BGT24LTR22 Kit de evaluare a senzorului radar multicanal XENSIV™ 24GHz BGT24LTR22 pentru măsurarea distanței și unghiului

Tehnologia radar oferă avantaje semnificative. Acestea includ dimensiuni mai mici ale sistemului, o precizie mai mare și măsurători mai precise ale obiectelor detectate. În plus, radarul poate determina și direcția unui obiect în mișcare, viteza unui obiect, distanța și, în funcție de configurația antenei, chiar și poziția unui obiect în mișcare.

Notă Senzori în domeniul auto. Implicațiile de cost, robustețe și gama de operare variază în funcție de principiul senzorului.

Cost Dimensiune Viteză de detecție Sensibilitate la culori Robustețe la mediu Utilitate zi și noapte Rezoluție Gamă distanță www.electronica-azi.ro

Când utilizați tehnologia radar de 24 GHz sau 60 GHz În intervalul de 24 GHz, lățimea de bandă pentru operațiunile radar FMCW acoperă 250 MHz în banda reglementată ISM. În regimul de 60 GHz, se acoperă banda de 500 MHz și poate fi utilizată pentru aplicații cu rază scurtă de acțiune.

ULTRASONIC CAMERA RADAR LIDAR mic mic mediu mare redusă medie redusă/medie medie/mare mică mică mare medie nu mare nu nu mare mică mare medie mare mică mare mare mică mare medie mare scurtă medie-lungă scurtă, medie, lungă lungă

Sistemele radar FMCW de 60 GHz pot oferi o rezoluție mai bună și, prin urmare, permit cazuri de utilizare suplimentare, cum ar fi urmărirea și segmentarea umană. Chiar și controlul gesturilor, clasificarea materialelor sau monitorizarea diferitelor funcții vitale (respirație, bătăi ale inimii sau chiar tensiune arterială) este posibilă cu tehnologia radar datorită detectării micro mișcării ■ DESPRE AUTOR Dl. Constantin Savu − Director general al firmei ECAS Electro − este inginer electronist cu o experiență de peste 30 ani în domeniul componentelor electronice și al selectării acestora pentru aplicații. Fiind bun cunoscător al componentelor și al tehnologiei de fabricație a modulelor electronice cu aplicații în domeniile industrial și comercial, coordonează direct producția la firma de profil Felix Electronic Services.

ECAS Electro asigură aprovizionarea cu produse Infineon XENSIV™ | Radar sensors și de la alți producători. www.ecas.ro Detalii tehnice Ing. Emil Floroiu emil@floroiu.ro birou.vanzari@ecas.ro

45


Activarea fabricilor viitorului În contextul în care cererea pentru o producție mai inteligentă, mai sigură și mai eficientă continuă să crească, automatizarea avansată răspunde apelului, transformând fabrica de mâine și contribuind la un nivel ridicat de consistență și fiabilitate a produselor. Accelerată de pandemia COVID-19, cererea a stimulat o schimbare culturală în rândul producătorilor, ceea ce a condus la adoptarea accelerată a noilor tehnologii.

Autor: Robbie Paul, Director of IoT Business Development, Digi-Key Electronics

De la senzori inteligenți la dispozitive edge inteligente și infrastructură cloud, impactul pe care l-a avut Internetul Industrial al Lucrurilor (IIoT) asupra industriei prelucrătoare nu poate fi subestimat. IIoT – cunoscut și sub numele de Industrie 4.0 – permite procese mai inteligente, mai predictive și mai proactive, care duc la creșterea eficienței generale.

Iată o privire atentă la tehnologiile de producție inteligente care revoluționează viitorul fabricilor spre mai bine. Coboți Am ajuns acum la un punct în care, ca societate, ne temem mai puțin de roboți sau de automatizare care “iau” locurile de muncă ale oamenilor, deoarece am conștientizat

beneficiile imense ce pot fi obținute. Este general acceptat faptul că roboții care lucrează în tandem cu oamenii – roboții colaborativi (coboți) – au un potențial uriaș pentru a-i menține pe lucrători în siguranță și mulțumiți. Repartizarea sarcinilor plictisitoare și/sau repetitive către un robot poate transfera locul de muncă mediu din industria prelucrătoare către o poziție care se bazează mai mult pe decizii decât pe sarcini, ca în trecut. Oamenii pot prelua proiecte care necesită luarea unor decizii de evaluare sau creativitate, lăsând roboților munca grea și/sau munca mai puțin captivantă – îmbunătățind astfel siguranța și reducând accidentele. Mai mult, în timp ce acești roboți sunt mașini foarte complexe, adesea nu este nevoie de o diplomă în știința informaticii pentru a învăța cum să îi reprogramezi pentru a executa mai mult de o sarcină. Acum, se întâmplă frecvent să vedem mai mulți roboți “de uz general” cu viziune computerizată, care se pot adapta la diferite medii și pot fi reprogramați rapid pentru a îndeplini mai multe funcții. Robotica sub formă de serviciu Automatizarea este un factor egalizator, iar o tendință în creștere rapidă, care promovează


utilizarea roboților în fabricile mai mici, este robotica sub formă de serviciu (RaaS – robotics as a service). Asemenea softwareului ca serviciu (SaaS – software as a service), producătorii care utilizează RaaS obțin avantajele oferite de automatizarea proceselor robotizate prin închirierea dispozitivelor robotizate și accesarea unui serviciu de abonament bazat pe cloud, în loc să achiziționeze echipamentul. Cu RaaS, producătorii pot evita să plătească pentru un echipament scump, să se ocupe de întreținere și de alte bătăi de cap legate de proprietatea totală. Producătorii pot contacta pur și simplu o companie care furnizează RaaS și îi pot solicita să configureze întreaga automatizare la o fracțiune din prețul achiziționării și deținerii propriilor dispozitive robotizate. Edge Computing Fabrica viitorului va găzdui un număr uriaș de senzori, care vor aduna apoi o cantitate imensă de date. Comunicarea acestor date către cloud este mai lentă și mai costisitoare decât procesarea lor mai aproape de sursă – la periferie (edge). De exemplu, un sistem de monitorizare continuă a temperaturii la periferie poate fi capabil să analizeze datele pe care le procesează și să trimită o alertă sau o notificare atunci când există un nivel atipic al temperaturii. Acest lucru permite o analiză mult mai rapidă a datelor și, în final, o acțiune mai rapidă, deoarece nu așteptați ca datele să fie trimise în cloud. Inteligența artificială Comunicația ‘machine-to-machine’ prin intermediul conectivității wireless permite

acum dialogarea cu computerele periferice (edge computers) pentru a oferi o analiză a proceselor. Prin intermediul învățării automate, se pot face modificări printr-o programare minimală, permițând fabricilor să își ajusteze continuu procesele și să continue să își îmbunătățească eficiența.

făcând întregul proces mai individualizat și mai puțin consumator de resurse. Chiar și clădirile gigantice ale fabricilor ar putea dispărea în viitorul apropiat, pe măsură ce fabricile vor deveni mai mici, mai flexibile și mai bine localizate, cu roboți care învață și se adaptează pe parcurs.

Aplicațiile de inteligență artificială (AI) pot debloca adevăratul potențial al aplicațiilor IoT și al aplicațiilor periferice în domeniul producției și al fabricilor. Cu ajutorul analizelor în timp real, al senzorilor conectați, al întreținerii predictive, al automatizării lanțului de aprovizionare și al altor progrese în materie de procese, industria prelucrătoare este propulsată rapid într-o nouă eră.

Punctul în care ne aflăm în ceea ce privește intersecția dintre robotică și inteligența artificială este acela al inventării roții. Va fi extrem de important ce se va întâmpla în următorii zece ani – producția, așa cum o știm, va fi complet diferită, în mare parte datorită transformării digitale a industriei, de care vor beneficia toți, de la angajați la clienți și până la mediu.

Și Digi-Key valorifică această tehnologie în aprovizionarea stocurilor de produse pentru a automatiza cea mai mare selecție de componente electronice din lume și pentru a facilita, de asemenea, accelerarea expedierilor. La ce trebuie să ne așteaptăm În următorii 5-10 ani, numărul sporit de roboți și alte tehnologii ar putea face ca personalizarea în masă, precum și dimensiunea lotului 1 și fabricarea regionalizată să devină o realitate. În loc ca o fabrică să fie dedicată producției unui milion de articole, poate că o fabrică ar putea fi dedicată producției de articole care să se potrivească exact nevoilor clienților. Acest lucru ar contribui la eliminarea unora dintre aspectele risipitoare ale producției în întregul lanț de aprovizionare – resurse irosite, rute de transport lungi și retururi,

Robbie Paul este director de dezvoltare a afacerilor IoT pentru Digi-Key Electronics, care a produs recent o serie de videoclipuri Factory Tomorrow pe care o puteți vedea accesând link-ul: https://www.digikey.com/en/resources/iot-resourcecenter/future-factories?utm_source=referral&utm_ medium=pressrelease&utm_campaign=pressrelease ► Digi-Key Electronics

https://www.digikey.ro

Urmăriți articolele din edițiile viitoare despre instrumentele, resursele, suportul tehnic și logistic oferite de Digi-Key.


POWER

Îmbunătățirea eficienței energetice în mediul industrial Soluții utile pentru reducerea consumului de energie Prețul energiei este incredibil de volatil, în special în industria modernă. Acest lucru se datorează costurilor inconsistente ale combustibililor fosili, costul ridicat al procesării deșeurilor și costul dat de utilizarea unor echipamente vechi. Tehnologiile moderne inovatoare contribuie la remedierea acestei probleme, sporind eficiența operațională pentru mulți producători și organizații. Totuși, acest lucru singur nu este suficient. În cele ce urmează, vă prezentăm pe scurt concluziile trase de Emily Newtont, asupra eficienței energetice în mediul industrial. În ansamblu, eficiența industrială a parcurs un drum lung în ultimii ani. Există însă, atât de multe oportunități neexploatate − și anume legate de practicile durabile și regenerabile. De exemplu, potrivit Administrației SUA pentru informații energetice, sectorul industrial a reprezentat 35% din consumul final de energie și 32% din consumul total de energie al țării în 2019. Ar trebui acționat acum, înainte ca acesta să devină defavorabil întreprinderilor și societății. Organizațiile care doresc să implementeze măsuri de eficiență energetică industrială, au multe zone de explorat, iar unele aplicații vor oferi un randament mai mare decât altele. Iată câteva sfaturi profitabile pentru îmbunătățirea conservării energiei în industriile moderne.

48

1. Creați o echipă de management dedicată

De asemenea, această echipă ar trebui să colaboreze cu echipa care efectuează audituri energetice.

Managementul energiei, protocoalele de eficiență și conservarea generală a energiei sunt toate acțiuni care necesită o atenție constantă în prezența existenței oricărei speranțe de îmbunătățire. De aceea, organizațiile care doresc să sporească eficiența energetică ar trebui să creeze o echipă dedicată pentru gestionarea acestor responsabilități. O astfel de echipă ar trebui să fie formată din membri ai întregii organizații, care să acopere majoritatea, dacă nu chiar toate departamentele. Aceștia ar trebui să se întâlnească în mod regulat pentru a stabili strategii de conservare a energiei, pentru a măsura și raporta consumul de energie și pentru a pune în aplicare idei noi.

2. Actualizați, îmbunătățiți și înlocuiți echipamentul În unele cazuri, echipamentele vechi pot părea rentabile, astfel încât organizațiile le pot menține pe linia de producție. De obicei, însă, aceasta este o iluzie. Având componente învechite și un consum ridicat de energie, majoritatea echipamentelor mai vechi nu sunt sustenabile sau prietene cu mediul. Fiecare organizație ar trebui să planifice sau să înceapă un program pentru actualizarea și înlocuirea echipamentului învechit. De fapt, este unul dintre primii și cei mai buni pași pe care ar trebui să îi facă orice companie după ce a decis să adopte practici de optimizare a consumului energetic. Electronica • Azi nr. 9 (259)/2021


COMPANII

Contrar credinței generale, este posibil să nu fie necesară înlocuirea completă a echipamentelor. Există multe cazuri în care soluțiile existente pot fi actualizate sau îmbunătățite pentru a spori randamentul operațional și a reduce consumul de energie. Schimbarea țevilor în cazul cazanelor industriale, este un exemplu excelent. Prin înlocuirea țevilor corodate sau cu depuneri, durata de viață a unui cazan industrial poate fi îmbunătățită semnificativ. Mai important, îmbunătățește eficiența și ajută la reducerea deșeurilor. Un alt exemplu ar putea include dotarea echipamentelor consumatoare de energie cu soluții inteligente, cum ar fi prizele care funcționează după un program bine stabilit. Dispozitiv de măsurare a energiei Efergy Engage

Nr. stoc RS 819-9789

Marca Efergy

Cod de producător Engage Hub Classic Kit

Dispozitivele Efergy Engage sunt extrem de simplu de configurat, oferind utilizatorului o soluție de monitorizare a energiei de la distanță prin internet. Un mic senzor este atașat cablului de alimentare, iar de la acesta pornește un cablu ce face conexiunea cu hub-ul Efergy Engage.

3. Treceți la soluții inteligente de iluminat În majoritatea unităților de producție industriale, luminile rămân aprinse ziua și noaptea, chiar și atunci când nu există muncitori. Acest lucru consumă o cantitate mare de energie, deoarece multe soluții de iluminat sunt mari consumatoare. Doar înlocuirea becurilor obișnuite cu LED-uri și alte soluții mai eficiente din punct de vedere energetic poate îmbunătăți considerabil situația consumului energetic și reduce costurile. Dar, se poate merge un pas mai departe, prin utilizarea de soluții inteligente de iluminat, care pot fi configurate pentru a fi pornite și oprite conform unui program. Ele pot fi, de asemenea, sincronizate cu sistemele de detectare a mișcării pentru a aprinde luminile în zonele în care sunt prezenți lucrători sau vânzători, iar, apoi, să se stingă atunci când toată lumea pleacă. Tipul de iluminat utilizat la locul de muncă are, de asemenea, un efect direct asupra nivelului de productivitate. ⮞ www.electronica-azi.ro

49


POWER ⮞

5. Luați în considerare facilitățile LEED

Plafonieră LED 200W, RS PRO, pentru montare pe tavane înalte

Nr. stoc RS 188-3502

Marca RS PRO

Leadership in Energy and Environment Design sau LEED este un standard și o certificare recunoscută la nivel internațional pentru clădiri ecologice. Acesta asigură că o instalație a fost proiectată și dezvoltată utilizând practici durabile și ecologice, în special atunci când vine vorba de eficiență și conservare a energiei. Specificații tehnice Tip sursă Putere Tensiune nominală Dimensiuni - diametru - profunzime

Dispozitivul de iluminare LED cu montare pe tavane aflate la mare înălțime (high bay), RS PRO 200W, 6500K reprezintă o înlocuire eficientă energetic a becurilor cu halogen. Ideal pentru utilizare în depozite sau hale de fabrică, poate fi integrat într-un sistem senzorial pentru implementare de soluții de iluminare automată. Dispozitiv de iluminare pentru cabinete de la PowerLED − CON510 LED 9 W, 24 Vdc, lumină rece, 6000 → 6500K Seria CONNECT de barete liniare subțiri de LED-uri de la PowerLED este potrivită pentru o gamă largă de aplicații de iluminare printre care pot fi menționate și iluminare pentru cabinete, iluminare pentru accentuare. Aceste barete de LED-uri pot fi cu ușurință conectate în configurații multiple utilizând conectorii PowerLED, permițând până la 4 metri de iluminare de la un singur driver.

Nr. stoc RS 786-8979

Marca PowerLED

LED 200W 220-240Vac 400 mm 177 mm

4. Efectuați audituri energetice regulate Trebuie efectuate audituri periodice pentru a asigura și măsura eficiența energetică în instalațiile de producție. Pentru a gestiona un astfel de audit este întotdeauna cel mai bine să angajați o echipă din afara companiei, deoarece o echipă externă va oferi o revizuire imparțială și corectă a eficienței operaționale. Procesul va cuantifica soluțiile de conservare și gestionare a energiei, oferind o imagine clară a rentabilității investiției. De asemenea, oferă statistici atât de necesare, cum ar fi timpii de vârf de utilizare, unde și cât de multe deșeuri sunt produse și soluții potențiale de îmbunătățire. Informațiile ar trebui să ajungă la echipa de management energetic, astfel încât să poată crea un plan de acțiune adecvat pentru rezolvarea eventualelor probleme sau pentru revizuirea strategiilor existente.

Programul stabilește un cadru pentru construirea și modernizarea soluțiilor existente, astfel încât acestea să îndeplinească standardele necesare. Factorii proiectelor LEED includ planificarea amplasamentului, eficiența utilizării apei, utilizarea energiei, calitatea și siguranța aerului și materialele utilizate. Nu este niciodată prea târziu să găsiți o proprietate sau o instalație nouă care să fie conformă standardului de eficiență energetică sau să începeți să lucrați cu antreprenorii pentru a îmbunătăți vechea proprietate. Proiector cu alimentare solară RS PRO, 10 W, 1100 lm

Nr. stoc RS 171-8486

Marca RS PRO

Specificații tehnice Putere Luminozitate Tensiune Clasă de protecție Dimensiuni Senzori

10W 1100lm 3,7V IP65 108mm × 210mm ×140mm Senzor de mișcare și senzor zi/noapte Unghi iluminare 120°

Cod de producător CON510

Specificații tehnice Tip / Model Tensiune nominală Putere Culoare / Temperatură culoare Eficiență energetică Dimensiuni

50

Iluminare de cabinet / CON510 24Vdc 9W Alb rece / 6000→6500K A+ 523,6 mm × 30 mm × 12,3 mm

Electronica • Azi nr. 9 (259)/2021


REDUCEREA CONSUMULUI DE ENERGIE

6. Demararea de proiecte industriale de economisire a energiei Pe lângă îmbunătățirile legate de iluminat și de echipamente, există destul de multe proiecte suplimentare care pot fi începute pentru a spori conservarea energiei: • Verificarea izolațiilor pentru a îmbunătăți eficiența sistemului de răcire și încălzire • Luați în considerare colorarea sau umbrirea ferestrelor și pereților • Folosiți presiunea aerului pentru a crea un flux natural de aer în întregul birou sau instalație • Optimizați aparatele scăzând temperaturile sau consumul de energie • Optimizați operațiile desfășurate la fața locului, pentru a reduce deșeurile legate de lucrători și pentru a permite lucrul la distanță • Curățați și întrețineți periodic echipamentele Dispozitiv de măsurare a energiei, montare pe șină DIN, o singură fază

Nr. stoc RS Marca Cod de producător 182-9941 Finder 7E.64.8.230.0010

Dispozitivul multi-funcție pentru măsurarea energiei tip 7E.64.8.230.0010 permite afișarea totală sau parțială a consumului energetic: kWh, kVAh sau kvarh. Pot fi vizualizate pe ecranul LCD cu 7 digiți următoarele valori instantanee: V, A, PF, kW, kVA, kvar, Hz. Specificații tehnice Număr de faze Măsurare minimă Ieșire puls Număr digiți / înălțime caracter Deschidere necesară în panou Profunzime Domeniul temperaturii de operare

1 0,1 kWh da 7 / 4 mm 90,4 mm × 18 mm 62,5 mm -25°C ... +55°C

Cea mai bună modalitate de a reduce consumul este de a veni cu strategii sau procese care utilizează în mod natural mai puțină energie. Acest lucru poate include sau nu înlocuirea hardware-ului ineficient, oprirea alimentării unor sisteme sau a soluțiilor neeficiente, regândirea producției sau reduceri similare.

7. Evaluați sistemele de aer comprimat În aproape toate operațiunile de fabricație și nu numai, multe echipamente se bazează pe sisteme de aer comprimat. Compresoarele, în special modelele mai vechi, sunt un instrument extrem de costisitor atunci când vine vorba de pierderi de aer, de randament energetic scăzut. O pierdere/scurgere de aer, poate reduce randamentul unui compresor și poate determina echipamentul aferent să consume mai multă energie, chiar și pentru sarcini simple. Toate sistemele de compresie a aerului trebuie verificate periodic pentru pierderi și scăderi de performanță. Există multe modalități de a discerne o pierdere de aer, scurgere, printre care se pot evidenția echipamentele de detecție cu ultrasunete, precum și senzorii IoT ce oferă date de monitorizare a fluctuațiilor de performanță.

8. Folosiți încălzirea rezultată din procese de fabricație Răcirea este ceva ce trebuie realizat cu ajutorul unui sistem bazat pe energie electrică și aproape că nu se poate obține pe baza procesului deja existent. Pe de altă parte, încălzirea poate proveni din multe surse naturale − în general, aceasta este denumită încălzire de proces. Producătorii pot instala și utiliza sisteme de recuperare a căldurii, care permit utilizarea căldurii produse în timpul altor sarcini. Neutilizată, această căldură care oricum se generează, s-ar pierde. De exemplu, căldura rezultată de la o forjă poate fi utilizată pentru a încălzi zone din apropiere. Aburul sau apa fierbinte evacuate dintr-o anumită mașină pot fi utilizate în întregime pentru o altă sarcină. Este vorba despre reciclarea materialelor și a surselor disponibile în urma unei operațiuni. www.electronica-azi.ro

REDUCEREA CONSUMULUI DE ENERGIE ÎN INDUSTRIILE PRODUCĂTOARE Deși multe dintre sfaturile de aici vor ajuta o operațiune să îmbunătățească eficiența și conservarea, totuși consumul total rămâne ridicat în lipsa unor strategii radicale.

Un lucru este clar: costurile operaționale și energetice vor continua să crească pentru organizațiile care aleg să nu facă nimic, iar aceste costuri pot deveni în cele din urmă insurmontabile. Pentru mai multe sfaturi despre reducerea consumului de energie accesați articolul complet dar și alte materiale prezentate de Emily Newton pe https://www.rs-online.com/designspark/how-to-improve-industrial-energy-efficiency. Autor: Grămescu Bogdan ► Aurocon Compec www.compec.ro

51


Detecția spațiului de sudură cu senzori de muchie Pentru detecția zonei de sudură, senzorii de contrast sau culoare par a fi o soluție bună, deoarece în majoritatea cazurilor se poate observa o diferență clară optic între zona de sudură și suprafața produsului. În majoritatea cazurilor, utilizarea acestor senzori implică frecvente reajustări și reparametrizări, funcție de produs. De asemenea, distanța de operare față de diferite produse poate varia. Ambele variante sunt însă nepotrivite pentru situațiile în care obiectele pentru sudat sunt deja printate, mai ales dacă o culoare sau un contrast similare cu muchia de sudură se găsesc deja pe obiect. Senzorii de curent eddy oferă o abordare diferită a problemei, deoarece structura metalurgică a obiectului pentru zona de sudură diferă de restul foliei metalice. Folosind acești senzori, este de asemenea necesară recalibrarea măsurătorii la modificare produsului, datorită grosimii foliei metalice, tipului de metal utilizat, metodei de sudură și distanțelor de operare a senzorului. Senzorii de detecție muchie oferă o alternativă mult mai bună în aceste tipuri de aplicații. Singurul lucru de care au nevoie este existența unei muchii, prezentă în aceste tipuri de suduri. Senzorii RED sunt senzori Sensor Instruments care funcționează pe principiul detecției muchiilor. Un punct laser sau o linie laser sunt proiectate pe suprafața obiectului. Punctul laser este detectat de doi receptori integrați în senzor. Acești receptori sunt poziționați pe carcasa senzorului astfel încât cel apropiat primește mai multă lumină reflectată când se află pe o muchie, iar celalalt este aproape inactiv optic. Partea de control a senzorului împreună cu software-ul, compară cele două semnale primite de la receptori și oferă un rezultat independent de intensitatea luminii reflectate. Avantajul utilizării unui astfel de senzor în asemenea aplicații este detecția celor mai mici și subțiri muchii, independent de culoarea obiectelor. Senorul RED-110-L realizează o detecție fiabilă a muchiei la distanțe de operare de la 90mm la 130mm. www.oboyle.ro

Traductor presiune Prignitz SPT-Ti cu celulă de măsură din titan ■ Nu necesită sigilare ■ Stabilitate pe termen lung ■ Rezistent și insensibil la suprasarcină

■ Extrem de robust ■ Rezistență chimică ridicată

Celula de măsură piezorezistivă a senzorului industrial de presiune SPT-Ti este realizată din titan și este construită cu tehnologia silicon-safir, realizând o etanșare apropiată de vacuum. Posibilitatea scurgerilor este astfel eliminată de la montaj. Titanul oferă numeroase beneficii, printre care rezistență mare la coroziune, duritate ridicată la o densitate relativ scăzută și poate fi utilizat îndelungat până la presiuni de 5.000 bar. Datorită construcției din titan, senzorii SPT-Ti pot fi utilizați în aplicații cu o temperatură a mediului de măsură de până la 200°C. Domenii de utilizare ■ Domeniu 2.5 bar - 5000 bar ■ (0) 4 ... 20 mA, 0 ... (5)10 V ■ Componentele aflate în contact cu mediul, realizate din titan ■ Temperatura mediului de măsură de până la 200°C 52

■ ■ ■ ■

Presiune relativă și absolută ISO 4400, M12x1, cablu Precizie < 0.5% FS Timp de răspuns < 1 ms www.oboyle.ro Electronica • Azi nr. 9 (259)/2021



DRT 25C: Detecție optică perpendiculară pe conveior

Detecție stabilă a produselor alimentare fără reajustarea senzorului la schimbarea tipului de produs.

Senzorul optic difuz DRT 25C cu referință dinamică – un produs inovator de la Leuze – este special construit pentru detecția produselor alimentare. Datorita tehnologiei inteligente CAT, senzorul recunoaște cu precizie produse plate sau sferice, transparente sau înfoliate, precum și forme iregulate sau contururi. Avantaje ■ Detecția precisă a obiectelor cu forme iregulate asigură o producție continuă și previne apariția avariilor pe linie ■ Nu este necesară reajustarea senzorului la schimbarea produselor sau a materialului de împachetare, generând astfel o creștere a productivității ■ Reglaj ușor și rapid al senzorului prin funcție de învățare automată a suprafeței conveiorului, doar cu un buton de învățare; o singură poziție de montaj pentru toate obiectele care vor fi detectate pe linie ■ Detecție stabilă chair dacă banda conveiorului este murdară sau vibrează ■ IO-Link pentru integrare ușoară a funcțiilor cu partea de control a utilajului, cum ar fi mesajele de avertizare în cazul contaminării excesive a opticii senzorului, folosirea numărătorului integrat în electronica senzorului sau dezactivarea tastei de învățare Senzorii trebuie să detecteze în siguranță o varietate de produse și folii pe conveioarele utilajelor de împachetare (HFFS, FS, Thermoform, VFFS) din industria alimentară. Mai mult, ei trebuie să funcționeze continuu după schimbarea produsului, fără a fi nevoie de recalibrarea lor. Senzorii optici care îndeplinesc aceste cerințe sunt, de obicei, senzori reflexivi cu suprimarea prim-planului. Această tehnologie are slăbiciunile ei, în momentul în care obiectele de detectat sunt plane, lucioase sau transparente. Metoda inovatoare de detecție a DRT 25C, funcționează prin învățarea adaptivă a contrastului (CAT – Contrast Adaptive Teach technology), unde banda conveiorului este utilizată ca referință în locul obiectului. Astfel, senzorul 54

detectează orice obiect ca o deviere de la suprafața benzii conveiorului. Detecția este independent de caracteristicile obiectului, cum ar fi culoarea, luciul sau transparența. Aplicații Detecția produselor pe banda conveiorului la utilajele de debitare

Cerință: Pentru controlul distanței între produse, muchiile frontale ale produselor de pe banda conveiorului trebuie detectate precis. Senzorul trebuie, de asemenea, să detecteze produse de dimensiuni și forme diferite, plate sau înalte, pentru prevenirea opririi utilajului datorită detecției incorecte. Ajustarea pentru toate tipurile de produse trebuie să se realizeze ușor. Soluție: DRT 25C detectează orice produs, de dimensiuni mici sau mari, formă plată, sferică sau iregulată. Aceasta înseamnă că astfel de utilaje pot fi echipate cu un singur senzor, indiferent de aplicație. Învățarea cu un singur buton a DRT 25C îl face, de asemenea, ușor de ajustat. Electronica • Azi nr. 9 (259)/2021


Detecția produselor pe banda conveiorului la utilajele de împachetare

Mai mult, poziția de montaj și alinierea senzorului pot rămâne aceleași pentru o varietate de produse. Prin urmare, nu este necesar niciun efort în reajustarea senzorului la schimbarea produselor. Trei fascicule optice pentru fiabilitate maximă Indiferent de forma produselor sau a ambalajului, utilizând trei fascicule optice, DRT 25C detectează eficient muchiile frontale și asigură un proces fluid fără întreruperea producției. Datorită razei mari de scanare, sunt detectate precis chiar și obiecte cu orificii, ca un singur obiect. Pentru aceste tipuri de produse, nu este necesar ca toate cele trei fascicule ale senzorului să cadă pe obiect.

Cerință: Pentru controlul distanței între produse fără probleme, trebuie detectate precis ambalaje realizate din diferite materiale. Schimbarea produselor sau a foliei de ambalare nu trebuie să necesite o reajustare a senzorului. Soluție: Tehnologia unică a DRT 25C folosește ca referință banda conveiorului. Detecția este independentă de caracteristicile suprafeței sau a materialului de împachetare utilizat (culoare, luciu, transparență). Aceasta înseamnă că nu este necesară recalibrarea senzorului la schimbarea produselor sau foliei de împachetare. Tehnologia de funcționare Nu necesită ajustare la schimbarea produselor Atunci când se realizează învățarea senzorului, banda conveiorului este memorată ca punct de referință. După schimbarea produsului, nu este necesar ca senzorul să fie reajustat, deoarece punctul de referință rămâne același.

De la obiecte transparente, la obiecte foarte lucioase Împachetările cu folii de diverse culori și transparențe sunt detectate în siguranță ca o deviere de la banda conveiorului, stabilită ca referință la învățarea senzorului. Acest lucru înseamnă că utilajele, care lucrează cu o varietate de ambalaje, pot fi echipate cu un singur senzor. Tehnologie CAT unică DRT 25C folosește banda conveiorului ca referință dinamică pentru detecția obiectelor. Prin această metodă, caracteristicile suprafeței benzii sunt învățate de către senzor. Senzorul va detecta orice obiect cu caracteristici ale suprafeței diferite de cele ale benzii. Chiar și contaminarea benzii conveiorului poate fi compensată utilizând tehnologia CAT.

Specificații tehnice ■ Tehnologie de memorare a referinței și trei fascicule optice LED pentru detecție fiabilă a unei varietăți de forme și suprafețe ■ Distanțe de operare față de banda conveiorului între 50-200mm ■ Frecvență de comutare de 750Hz pentru viteze ale conveiorului de până la 2m/s ■ Configurare ușoară printr-un buton de învățare ■ Interfață IO-Link pentru comunicare standardizată cu partea de control a utilajului ■ Construcție compactă: 15mm × 42.7mm × 30mm ■ Clasă de protecție IP67 și IP69K, certificare ECOLAB www.oboyle.ro www.electronica-azi.ro

55


FUJIFILM PRESCALE: Folie pentru măsurarea presiunii Aceasta este singura folie din lume care poate măsura presiunea. Presiunea și distribuția presiunii, care puteau fi vizualizate în trecut, acum pot fi măsurate.

Prescale permite măsurarea balansului, distribuției și valorii presiunii pe o suprafață. Realizată folosind tehnologia avansată Fujifilm de acoperire a unei folii cu pelicule, Prescale măsoară distribuția presiunii pe întreaga suprafață de inspecție. Folia se colorează în roșu acolo unde presiunea este aplicată, iar nuanța de roșu variază funcție de valoarea presiunii. Pentru a acoperi un domeniu larg de presiune (0.006 ... 300 MPa), Fujifilm are în gamă 8 tipuri de folie Prescale. Colile Prescale permit măsurarea presiunii mai accesibil. Colile Prescale sunt recomandate pentru utilizatori noi sau pentru aplicații de presiune pe suprafețe mici. Sunt disponibile 6 tipuri de folii Prescale care acoperă domeniul de presiune 0.2 ... 300 MPa.

Structura Prescale Există două tipuri de Prescale: formate din două folii și o singură folie. Cele formate din două folii conțin o folie de developare și o folie Two-sheet type Ultra Extreme Low Pressure (5LW) ~ pentru colorare. Acestea se supra- Medium Pressure (MW) pun pentru realizarea măsurătorii. Cele formate dintr-o Mono-sheet type singură folie conțin Medium Pressure (MS), High Pressure (HS), ambele straturi deja Super High Pressure (HHS) asamblate și sunt folosite pentru măsurarea presiunilor înalte. Cum funcționează Prescale Microcapsulele din stratul care realizează colorarea se sparg sub presiune și sunt absorbite de stratul developant, cauzând o reacție chimică ce realizează colorarea în roșu a acestuia. Microcapsulele sunt așezate uniform și ajustate ca mărime și rezistență, realizând o densitate a culorii corelată cu valoarea presiunilor aplicate. Tabelul presiunilor (pentru presiune medie [MW]) Prin corelarea cu tabelul standard, valoarea presiunii poate fi confirmată vizual. Continuous pressure Momentary pressure Pressure range

: Medium pressure (10~50MPa) Pressure application : Measured pressure conditions: reaching time: 2m Measured pressure holding time: 2m Standard color sample

Măsurarea presiunii anvelopelor

Măsurarea distribuției presiunii în curățarea panourilor LCD

: Medium pressure (10~50MPa) Pressure application : Measured pressure conditions: reaching time: 5s Measured pressure holding time: 5s Standard color sample

Măsurarea presiunii între capul cilindrilor și blocul de cilindrii

Fiecare produs Prescale este conceput pentru un anumit domeniu de presiune (MPa). Clientul trebuie să confirme valoarea presiunii din aplicația în care dorește să facă măsurarea sau inspecția.

56

Pressure range

* Porțiunile marcate cu linie punctată pot depăși eroarea permisă, prin urmare trebuie considerate doar ca referință. * Prescale se folosește în urma determinarii curbei A, B, sau C, funcție de condițiile de umiditate și temperatură ale aplicației * Timpul de atingere al presiunii pentru Ultra extreme low pressure (5LW), extreme low pressure (4LW) și ultra-super low pressure (LLLW) este de 5 secunde, iar măsurarea ar trebui să dureze 2 minute. * Super high pressure (HHS) este doar pentru măsurare continuă a presiunii. Electronica • Azi nr. 9 (259)/2021


Cum se utilizează Prescale 1. Tăiați Prescale sau Prescale Sheets la dimensiunile necesare pentru măsurare în aplicație.

4. Acum se poate vizualiza distribuția presiunii.

2. Introduceți Prescale între suprafețele unde trebuie măsurată presiunea. Aplicați presiunea de operare uzuală.

5. Utilizați un scanner performant pentru scanarea suprafeței colorate.

3. Înlăturați Prescale.

Măsurare în întregime

6. Folosiți software-ul de analiză a distribuției de presiune FPD-8010E. Selectând condițiile de măsurare, se pot măsura valorile de presiune pe întreaga suprafață, pe anumite secțiuni sau în puncte precise. Datele pot fi exportate în format Excel și se poate realiza analiza 3D a suprafeței verificate

Măsurare parțială

Vizualizare 3D www.oboyle.ro

Encodere cubice de la POSITAL: Reintroducerea unei construcții favorite în industrie Răspuns dinamic într-o construcție solidă Encodere cubice – encoderele incrementale de rotație într-o carcasă cubică au fost populare în construcțiile de mașini începând cu anii 1960’s, mai ales datorită ușurinței instalării, fără suporți sau cleme speciale. POSITAL a reintrodus și îmbunătățit această construcție cu noi funcții și capabilități relevante pentru aplicațiile viitoare. ■ Instalare simplă – Nu sunt necesare cleme și suporți speciali ■ Carcasă robustă, cu rezistență la șocuri și vibrații ■ Programabilitatea interfeței incrementale și a rezoluției prin UBIFAST Configuration Tool ■ Soluție economică pentru poziționare cu acuratețe ridicată ■ Înlocuire ușoară

U

NO

Encoderele cubice POSITAL sunt construite pe platforma de măsurare magnetică. Modulul magnetic intern de măsură are acuratețe și răspuns dinamic ridicate, rezistență la șocuri, vibrații, praf și umezeală. Mai mult, acest modul Posital este programabil. Rezoluția (numărul de impulsuri pe rotație) poate fi programat între 1 și 16,384 impulsuri pe rotație (PPR) doar prin interfața de programare, fără modificări ale componentelor mecanice. Similar, sensul de rotație și ieșirile – Push-Pull (HTL), RS422 (TTL) sau Open Collector (NPN) – pot fi configurate în interfața de programare. Posibilitatea programării encoderului este semnificativă pentru distribuitori, integratori de sisteme sau constructori de mașini, ajutând la gestionarea eficientă a stocurilor. Utilizând senzori programabili, aceștia pot stoca produse “standard” în cantități reduse, care pot fi mai apoi configurate funcție de necesitățile aplicației în care vor fi integrate. Când este necesară reîntregirea stocului, sistemul internațional de producție Posital, poate livra produsul oriunde în doar câteva zile, la prețuri competitive. Înlocuire simplă și eficientă: Encoderele cubice POSITAL sunt construite în ideea unei înlocuiri simple și rapide a encoderelor cubice tradiționale, cu dimensiuni și interfețe similare. Acestea le fac un înlocuitor economic pentru componente defecte, ineficiente sau care nu se mai produc. Sunt, de asemenea, o alegere versatilă pentru noile utilaje, www.oboyle.ro datorită ușurinței de montaj și tehnologiilor noi integrate. www.electronica-azi.ro

57


Şabloane SMT cu decupare laser Net Digital Service SRL vă stă la dispoziţie cu o mare varietate de tipuri de şabloane, pentru sisteme de rame autotensionante, şabloane lipite (mesh glued), în trepte, tratament nanocoating, ministenciluri etc. Competenţele noastre cu privire la prelucrarea CAD a desenelor primite de la client, precum şi calitatea echipamentelor laser LPKF de ultimă generaţie folosite, ne permit oferirea unor produse de înaltă calitate, la preţuri competitive. Termenul standard de livrare de 24-48 ore, costurile reduse de livrare, preţurile atractive, comunicarea facilă şi disponibilitate maximă a personalului în rezolvarea oricăror probleme apărute, calitatea la cele mai ridicate standarde, sunt doar câteva dintre avantajele oferite de colaborarea cu noi. Net Digital Service este distribuitor autorizat pentru România al produselor ScanCad International. ScanSTENCIL este o stație de lucru independentă, complet integrată, pentru măsurarea și inspectarea PCB-urilor și șabloanelor SMT înainte de producție. ScanSTENCIL folosește un pachet software bazat pe Windows, integrat cu un scaner A3 calibrat, de rezoluție înaltă. Această combinație hardware și software permite inspectarea șabloanelor SMT și PCB-urilor, atât din punct de vedere al absenței/prezenței a mii până la milioane de aperturi, cât și a poziției și dimensiunilor acestora.

NET DIGITAL SERVICE SRL Parc Industrial Borş, nr.2/D, Borş 417075, jud. Bihor, România Tel: 0359-192819 E-mail: office@nds-service.com; stencil@stv-group.com Web: www.nds-service.com


FELIX ELECTRONIC SERVICES SERVICII COMPLETE DE ASAMBLARE PENTRU PRODUSE ELECTRONICE

Felix Electronic Services cu o bază tehnică solidă și personal calificat execută echipare de module electronice cu componente electronice având încapsulări variate: SMD, cu terminale, folosind procedee și dispozitive moderne pentru poziționare, lipire și testare. Piesele cu gabarit deosebit (conectoare, comutatoare, socluri, fire de conectare etc.) sunt montate și lipite manual. Se execută inspecții interfazice pentru asigurarea calității produselor. Se utilizează materiale care nu afectează mediul și nici pe utilizatori. Se pot realiza asamblări complexe și testări finale în standurile de test de care dispune Felix Electronic Services sau folosind standurile de test asigurate de client. Livrarea produselor se face în ambalaje standard asigurate de firma noastră sau ambalaje speciale asigurate de client. Personalul are pregătirea tehnică, experiența lucrativă și expertiza cerute de execuții de înaltă calitate. Felix Electronic Services este cuplat la un lanț de aprovizionare și execuții pentru a asigura și alte servicii care sunt solicitate de clienți: aprovizionarea cu componente electronice și electromecanice, proiectare de PCB și execuții la terți, prelucrări mecanice pentru cutii sau carcase în care se poziționează modulele electronice și orice alte activități tehnice pe care le poate intermedia pentru clienți. Felix Electronic Services are implementate și aplică: ISO 9001, ISO 14001, OHSAS 18001.

Servicii de asamblare PCB

Servicii de fabricație

Asamblare de componente SMD Lipirea componentelor SMD se face în cuptoare de lipire tip reflow cu aliaj de lipit fără/cu plumb, în funcție de specificația tehnică furnizată de client. Specificații pentru componente SMD care pot fi montate cu utilajele din dotare: Componente “cip” până la dimensiunea minimă 0402 (0603, 0805, 1206 etc). Circuite integrate cu pas fin (minimum 0,25 mm) având capsule variate: SO, SSOP, QFP, QFN, BGA etc. Asamblare de componente THT Asamblarea de componente cu terminale se face manual sau prin lipire în val, funcție de cantitate și de proiectul clientului. Asamblare finală, inspecţie optică, testare funcţională Inspecția optică a plăcilor de circuit asamblate se face în toate etapele intermediare și după asamblarea totală a subansamblelor se obține produsul final, care este testat prin utilizarea standurilor proprii de testare sau cu standurile specifice puse la dispoziție de către client.

Programare de microcontrolere de la Microchip, Atmel, STM și Texas Instruments cu programele date de client. Aprovizionare cu componente electronice și plăci de circuit (PCB) la preț competitiv. Portofoliul nostru de furnizori ne permite să achiziționăm o gamă largă de materiale de pe piața mondială, oferind, prin urmare, clienților noștri posibilitatea de a alege materialele în funcție de cerințele lor specifice de cost și de calitate. Componentele electronice sunt protejate la descărcări electrostatice (ESD). Acordăm o atenție deosebită respectării directivei RoHS folosind materiale și componente care nu afectează mediul. Prelucrări mecanice cu mașini controlate numeric: găurire, decupare, gravare, debitare. Dimensiuni maxime ale obiectului prelucrat: 200×300mm. Toleranța prelucrării: 0,05mm. Asigurarea de colaborări cu alte firme pentru realizarea de tastaturi de tip folie și/sau a panourilor frontale. Ambalare folosind ambalaje asigurate de client sau achiziționate de către firma noastră.

Felix Electronic Services Bd. Prof. D. Pompei nr. 8, Hala Producție Parter, București Tel: +40 21 204 6126 | Fax: +40 21 204 8130 office@felix-ems.ro | www.felix-ems.ro

Partener:

ECAS ELECTRO www.ecas.ro


Solder Paste Indium Evitați scurtarea duratei de viață a produselor; evitați defecțiunile în exploatare; evitați insatisfacția clienților prin avantajele tehnologiei avansate oferite de pasta de lipit Indium Corporation. Indium Corporation produce o gamă de paste de lipit pe baza unei formule speciale, dezvoltată pentru ‘lowvoiding’, adăugând beneficii, precum ‘response-to-pause’ îmbunătățit, minimizare HiP (head-in-pillow), o bună testare ‘in-circuit’ ICT și o performanță ridicată SIR.

ATRON® DC Primul agent de spălare din lume pe bază de apă pentru îndepărtarea acoperirilor de protecție de pe paleți, adaptoare speciale și instrumente ATRON® DC este dezvoltat special pentru putere maximă de îndepărtare a acoperirilor, în același timp prioritizând cel mai înalt nivel de siguranță a operatorului. Este pe bază de apă, pH neutru, îndepărtează cu succes acoperirile de protecție cu rășini (acrylic, urethane, epoxy), precum și unele reziduuri siliconice de pe paleți, adaptoare și instrumente. ATRON® DC poate fi utilizat în toate tipurile de echipamente de spălare de mentenanță, fiind în special eficient în procese ultrasonic și dip tank.

DOTLINER 07 Robotul de dozare semi-automat este potrivit pentru aplicații care utilizează medii de vâscozitate mică până la mare, în producția de loturi mici și prototipuri. La roboții de dozare DOTLINER, PCB-ul nu se mișcă, ci este fixat în poziție. Acest lucru facilitează încărcarea și descărcarea PCB-urilor. Suporturile flexibile de PCB MARTIN și instrumentele de susținere ale PCB-ului permit instalarea sigură și stabilă a substraturilor. Mașinile DOTLINER aplică tehnologia de distribuire ATP bine dovedită și sunt cel mai bine pregătite pentru aplicații de microdistribuire. Aceasta implică distribuirea de materiale lichide, cum ar fi uleiul, precum și produse cu vâscozitate ridicată, cum ar fi pasta de lipit. O gamă largă de selecții permit, de exemplu, încălzirea duzei de distribuire, răcirea cartușului sau măsurarea înălțimii distribuției cu senzor de atingere.

Saki se angajează să extindă în continuare capabilitățile 3D-AOI, 3D-AXI, 3D-SPI și 2D-AOI prin dezvoltarea continuă a unor tehnologii mai avansate. Showroom-ul virtual SAKI este deschis tuturor din întreaga lume 24 de ore pe zi, 7 zile pe săptămână. În plus față de echipamentele expuse, showroom-ul virtual oferă informații detaliate despre produse, soluții de aplicații și videoclipuri conexe. Vizitatorii facilității interactive pot solicita informații suplimentare despre gama completă de echipamente de inspecție Saki, produse software și soluții Smart Factory și sunt invitați să rezerve o demonstrație online M2M. Navigarea în showroom-ul virtual este ușoară prin simpla mutare a indicatorului pe ecran, la fel ca și navigarea în jurul unui showroom real. Showroom-ul Virtual poate fi accesat din pagina oficiala SAKI www.sakicorp.com 3D-AOI Am dezvoltat sistemul nostru original 3D-AOI prin extinderea cunoștințelor noastre de inspecție 2D. Tehnologia de vârf permite inspecția și măsurarea extrem de rapidă și precisă, îmbunătățind în același timp eficiența producției prin ușurința utilizării. LTHD Corporation S.R.L. Head Office: Timișoara - ROMÂNIA, 300153, 70 Ardealul Str., lthd@lthd.com, www.lthd.com Tel.: +40 256 201273, +40 356 401266, +40 729 009922, Fax: +40 256 490813

............................................................................... 60

Electronica • Azi nr. 9 (259)/2021


Laser Taierea cu laser cu fibră optică este cea mai rapidă metodă de tăiere a tablei subțiri de metal. Pretându-se în special pentru aplicațiile care necesită o calitate maximă a suprafeței pe marginile tăiate, aceasta poate fi utilizată pentru a tăia materiale dintre cele mai subțiri până la cele cu grosime medie. Fasciculul laser concentrat încălzește materialul doar la nivel local, restul piesei brute fiind supuse unei solicitări termice minime sau nule. Astfel, fanta de debitare este puțin mai lată decât fasciculul, iar contururile complexe, filigranate rămân netede și fără bavuri după debitare. În majoritatea cazurilor, nu mai este necesar un proces laborios de prelucrare ulterioară. Gratie flexibilității sale, procesul de debitare este utilizat frecvent în cazul loturilor de mici dimensiuni, în cazul unei multitudini de variante și în construcția de prototipuri.

Abkant Abkant (termenul provine din limba germană, Abkantpresse) este o mașină unealtă specializată în îndoirea foilor de tablă, folosită în industria confecțiilor metalice. Abkanturile pot fi cu acționare manuală, hidraulică sau servoelectrică. În funcție de traversă, care este mobilă, abkanturile pot fi cu falcă mobilă jos sau cu traversă superioară mobilă (la abkanturile moderne). Controlul unghiului poate fi făcut cu limitatoare sau prin CNC (comandă numerică). Presele abkant CNC se diferențiază după numărul de axe comandate prin CNC. După tehnologia de îndoire, acestea pot fi cu îndoire pe fundul matriței (în engleză: coining) sau în aer. Abkanturile CNC lucrează, de regulă, pe principiul "îndoire în aer", pentru că pot controla foarte precis coborârea cuțitului în prismă.

LTHD Corporation S.R.L. Head Office: Timișoara - ROMÂNIA, 300153, 70 Ardealul Str., lthd@lthd.com, www.lthd.com Tel.: +40 256 201273, +40 356 401266, +40 729 009922, Fax: +40 256 490813

............................................................................... www.electronica-azi.ro

61


Soluţii de identificare, etichete, tag-uri. Aplicaţii în industria electronică Identificarea plăcilor cu circuite integrate (PCB) şi a componentelor – LTHD Corporation vă pune la dispoziţie mijloacele cele mai potrivite pentru a asigura lizibilitatea identităţii produsului dumneavoastră în timpul producţiei. Aplicaţii în industria auto Compania noastră a dezvoltat o unitate de producţie capabilă de a veni în întâmpinarea cerinţelor specifice în industria auto. În Octombrie 2008 am fost certificaţi în sistemul de management al calităţii ISO IATF 16949:2016. Soluţii de identificare generale Identificarea obiectelor de inventar, plăcuţe de identificare – LTHD Corporation oferă materiale de înaltă calitate testate pentru a rezista în medii ostile, în aplicaţii industriale şi care asigură o identificare a produsului lizibilă pe timp îndelungat. Etichete pentru inspecţia şi service-ul echipamentelor – Pentru aplicaţii de control şi mentenanţă, LTHD Corporation oferă etichete pre-printate sau care pot fi inscripţionate sau printate. Etichete pentru depozite – LTHD Corporation furnizează o gamă completă de etichete special dezvoltate pentru identificare în depozite.

Aplicaţii speciale Pentru aplicaţii speciale furnizăm produse în strictă conformitate cu specificaţiile de material, dimensiuni şi alţi parametri solicitaţi de client. Etichete cu rezistenţă mare la temperatură – o întreagă gamă de etichete rezistente la temperaturi ridicate, realizate din materiale speciale (polyimide, acrylat, Kapton® etc.) utilizate pentru identificarea componentelor în procesul de producţie. Industrii speciale – ca furnizor pentru industria EMS – oferim soluții în Medical, Aerospace & Defence ISO 13485:2016, AS9100D/EN 9100:2016, AS9120B/EN 9120:2016 producție LTHD certificată. Etichete și signalistica de siguranţă a muncii – LTHD Corporation este furnizor pentru toate tipurile de marcaje de protecţie şi siguranţă a muncii incluzând signalistica standard, de înaltă performanţă şi hardware şi software utilizat pentru producţia acestora. LTHD Corporation S.R.L. Head Office: Timișoara - ROMÂNIA, 300153, 70 Ardealul Str., lthd@lthd.com, www.lthd.com Tel.: +40 256 201273, +40 356 401266, +40 729 009922, Fax: +40 256 490813

............................................................................... 62

Electronica • Azi nr. 9 (259)/2021


High Quality Die Cut Utilizând o gamă largă de materiale combinate cu tehnologii digitale, LTHD Corporation, transformă materialele speciale în repere personalizate asigurând rezultatul potrivit pentru necesităţile clientului. Experienţa acumulată în cei peste 25 ani de către personalul implicat în proiectarea şi producţia die-cut-urilor asigură un nivel de asistenţă ridicat în selectarea materialelor şi a adezivilor potriviţi, optarea pentru o tehnologie prin care să se realizeze reperul solicitat de client precum: • Proiectarea produsului • Realizarea de mostre – de la faza de prototip/NPI până la SOP, inclusiv documentația specifică PPAP, FAI, IMDS etc. • Controlul calităţii – LTHD Corporation este certificată ISO 9001:2015, ISO 14001:2015, ISO IATF 16949:2016, ISO 13485:2016, ISO 45001:2018, AS9100D/EN 9100:2016, AS9120B/EN 9120:2016.

Die-Cuts: • • • • • • • • •

Bar code labels & plates Gaskets Pads Insulators /thermal & electro-conductive Shields Lens adhesives Seals Speaker meshes and felts Multi-layered die-cut

LTHD Corporation S.R.L. Head Office: Timișoara - ROMÂNIA, 300153, 70 Ardealul Str., lthd@lthd.com, www.lthd.com Tel.: +40 256 201273, +40 356 401266, +40 729 009922, Fax: +40 256 490813

............................................................................... www.electronica-azi.ro

63


PRODUSE ESD Pungile antistatice metalizate (ESD shielding bags) sunt folosite pentru ambalarea componentelor şi subansamblelor electronice sensibile la descărcări electrostatice. Datorită flexibilității de care dispunem, pungile antistatice nu au dimensiuni standard, acestea fiind produse în funcție de cerințele și necesitățile clienților noștri. LTHD Corporation satisface cerințele clienților săi indiferent de volumele cerute. Pungile antistatice Moisture sunt pungi care pe lângă proprietatea de a proteja produsele împotriva descărcărilor electrostatice, mai protejează și împotriva umidității. Datorită rigidității materialului din care sunt făcute, aceste pungi se videază, iar produsele aflate în pungă nu au niciun contact cu mediul înconjurător ceea ce duce la lungirea duratei de viață a produsului.

Din gama foarte diversificată de produse, LTHD Corporation mai produce și cutii din polipropilenă celulară cu proprietăți antistatice. Aceste cutii se pot utiliza pentru transportarea sau depozitarea produselor care necesită protecție împotriva descărcărilor electrostatice. Materia primă folosită este conformă cu cerințele RoHS. Această polipropilenă antistatică poate fi de mai multe grosimi, iar cutiile sunt produse în funcție de cerințele clientului. Grosimea materialului din care se face cutia se alege în funcție de greutatea pe care trebuie să o susțină aceasta.

LTHD Corporation S.R.L. Head Office: Timișoara - ROMÂNIA, 300153, 70 Ardealul Str., lthd@lthd.com, www.lthd.com Tel.: +40 256 201273, +40 356 401266, +40 729 009922, Fax: +40 256 490813

............................................................................... 64

Electronica • Azi nr. 9 (259)/2021


Termoformare Compania noastră realizează piese cu ajutorul tehnologiei de termoformare utilizând materiale de tip HIPS, ABS, PVC, PC – ESD și NON - ESD. Termoformarea este o tehnologie de turnare și se poate descrie ca orice proces în care este folosită temperatura ridicată pentru a forma/turna plastic. În procesul de fabricație, plăcile subțiri de materie primă sunt încălzite la temperatura specifică materialului pentru a ușura modelarea acestuia. În momentul atingerii temperaturii de formare – materia primă este "turnată" peste o matriță via vaccum. După răcirea pieselor termoformate, acestea sunt curățate de excesul de material. Aceste produse sunt specifice industriei EMS - tăvițe pentru plăci de bază (PCB trays), tăvițe pentru piese / subansamble în industria auto.

Servicii oferite: - Proiectare produs CAD/CAM 3D - Prototip - mostră inițială pentru validare / testare - Design matriță execuție piese - Matriță - print 3D, POM, ALU - atât pentru faza de prototip cât și pentru producția de masă - Producție de masă - serii mici / serii mari Router-ul CNC este un echipament pentru frezare și gravare pentru materiale plastice, aluminiu, plăci bond, plexiglas, PVC, panou compozit, cupru, aliaje.

LTHD Corporation S.R.L. Head Office: Timișoara - ROMÂNIA, 300153, 70 Ardealul Str., lthd@lthd.com, www.lthd.com Tel.: +40 256 201273, +40 356 401266, +40 729 009922, Fax: +40 256 490813

............................................................................... www.electronica-azi.ro

65


Apă deionizată LTH-CHE-DIW Apă deionizată, fără conținut de ioni de Ca++ și Mg++, obținută prin tratare pe schimbători de ioni. Se utilizează în toate procesele unde depunerile de cruste de calciu și/sau magneziu pot provoca defecțiuni mecanice sau electrice.

Apă deionizată pură LTH-CHE-DIW-S1 Apă deionizată, din care au fost îndepărtate toate sărurile printr-un proces de osmoză inversă. - TDS 0 - Conductivitate max 1 Se utilizeaza în procesele tehnologice unde încărcătura ionică poate provoca descărcări electrice (în special în industria electronică).

Biolyth Biolyth A – ESD

LTH-CHE-Biolyth A-ESD

Soluție pe bază de alcool, cu efect triplu: de curățare, antistatic și biocid.

Biolyth Biolyth C- ESD

LTH-CHE-Biolyth C-ESD

Soluție apoasă, cu conținut de clor activ (obținut prin metoda ECA) are efect triplu: de curățare, antistatic și biocid. Se utilizează pentru curățare și dezinfecție în toate locurile unde încărcarea electrostatică poate provoca disfuncționalități.

Alcolyth

LTH-CHE-Alcolyth

Soluție pe bază de alcool pentru dezinfectarea mâinilor.

LTHD Corporation S.R.L. Head Office: Timișoara - ROMÂNIA, 300153, 70 Ardealul Str., lthd@lthd.com, www.lthd.com Tel.: +40 256 201273, +40 356 401266, +40 729 009922, Fax: +40 256 490813

............................................................................... 66

Electronica • Azi nr. 9 (259)/2021